【正文】 返回從外存將。如果不在，則產(chǎn)生，則應(yīng)該先調(diào)出某個(gè)或某些頁(yè)表項(xiàng)）。如果在，則將該頁(yè)寫入快表（若快表已滿是否在內(nèi)存中。結(jié)束。如未找到，則轉(zhuǎn) 3。如找到，修改其訪問(wèn)位；對(duì)于 “寫寫 ”指令，還要設(shè)置修指令，還要設(shè)置修改位的值。（如圖））齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬125涉及涉及 6次缺頁(yè)中斷的指令次缺頁(yè)中斷的指令頁(yè)面654321齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬126 請(qǐng)求分頁(yè)中的硬件支持請(qǐng)求分頁(yè)中的硬件支持n n 大致步驟：大致步驟：– 1)在地址變換時(shí)，首先檢索快表，試圖從中找到要訪問(wèn)的在地址變換時(shí)，首先檢索快表，試圖從中找到要訪問(wèn)的頁(yè)。 一條指令在執(zhí)行期間，可能要產(chǎn)生多次中斷。內(nèi)存即產(chǎn)生；通常是在等到指令執(zhí)行完畢后。發(fā)現(xiàn)訪問(wèn)的頁(yè)不在產(chǎn)生和處理中斷。– 缺頁(yè)中斷具有一般中斷的入棧、轉(zhuǎn)中斷處理、缺頁(yè)中斷具有一般中斷的入棧、轉(zhuǎn)中斷處理、出棧等過(guò)程，但又其特殊性：出棧等過(guò)程，但又其特殊性：187。頁(yè)號(hào)頁(yè)號(hào) 物理塊號(hào)物理塊號(hào) 狀態(tài)位狀態(tài)位P訪問(wèn)字訪問(wèn)字段段 A修改位修改位M外存地外存地址址P:是否已調(diào)入內(nèi)存A:一段時(shí)間內(nèi)使用的次數(shù)或多久未使用M:調(diào)入內(nèi)存后是否修改過(guò)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬124 請(qǐng)求分頁(yè)中的硬件支持請(qǐng)求分頁(yè)中的硬件支持n – 當(dāng)訪問(wèn)的頁(yè)不在內(nèi)存中時(shí)便產(chǎn)生缺頁(yè)中斷，請(qǐng)當(dāng)訪問(wèn)的頁(yè)不在內(nèi)存中時(shí)便產(chǎn)生缺頁(yè)中斷，請(qǐng)求求 OS將其調(diào)入。齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬122 請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式n 請(qǐng)求分頁(yè)中的硬件支持請(qǐng)求分頁(yè)中的硬件支持n 內(nèi)存分配策略和分配算法內(nèi)存分配策略和分配算法n 調(diào)頁(yè)策略調(diào)頁(yè)策略齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬123 請(qǐng)求分頁(yè)中的硬件支持請(qǐng)求分頁(yè)中的硬件支持n – 由于應(yīng)用程序只是一部分調(diào)入內(nèi)存即只有部由于應(yīng)用程序只是一部分調(diào)入內(nèi)存即只有部分頁(yè)位于內(nèi)存中，須在頁(yè)表中增加若干項(xiàng)，分頁(yè)位于內(nèi)存中，須在頁(yè)表中增加若干項(xiàng)，供程序（數(shù)據(jù)）換進(jìn)換出時(shí)參考。功能。性又必須建立在離散分配的基礎(chǔ)上。換功能，調(diào)入需要的段，同時(shí)將暫不需要的調(diào)出。只裝入部分段即可運(yùn)行，可通過(guò)調(diào)段和段置。需要的換出。n 實(shí)現(xiàn)的兩種方式實(shí)現(xiàn)的兩種方式 : 請(qǐng)求分頁(yè)請(qǐng)求分頁(yè) 請(qǐng)求分段請(qǐng)求分段齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬117n 在分頁(yè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了在分頁(yè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了 請(qǐng)求調(diào)頁(yè)功能和頁(yè)面請(qǐng)求調(diào)頁(yè)功能和頁(yè)面置換功能置換功能 。n 為什么？為什么？– 虛擬存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器 請(qǐng)求調(diào)入請(qǐng)求調(diào)入 頁(yè)面轉(zhuǎn)換頁(yè)面轉(zhuǎn)換– 若采用連續(xù)分配方式，一次性將全部數(shù)據(jù)調(diào)入若采用連續(xù)分配方式，一次性將全部數(shù)據(jù)調(diào)入，無(wú)需虛擬存儲(chǔ)。齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬116 虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)方法虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)方法n 虛擬存儲(chǔ)器是建立在虛擬存儲(chǔ)器是建立在 離散分配的存儲(chǔ)管理方離散分配的存儲(chǔ)管理方式基礎(chǔ)上式基礎(chǔ)上 的。– 虛擬大小由內(nèi)存容量和外存容量之和決定。– 實(shí)質(zhì)：以時(shí)間換空間，但時(shí)間犧牲不大。齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬115 虛擬存儲(chǔ)器的引入虛擬存儲(chǔ)器的引入n – 具有具有 請(qǐng)求調(diào)入請(qǐng)求調(diào)入 功能和功能和 置換置換 功能，能從功能，能從 邏輯上對(duì)內(nèi)邏輯上對(duì)內(nèi)存容量進(jìn)行擴(kuò)充存容量進(jìn)行擴(kuò)充 的一種存儲(chǔ)系統(tǒng)。也可使內(nèi)存中同時(shí)裝入更多的進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。– 若此時(shí)內(nèi)存已滿，應(yīng)利用若此時(shí)內(nèi)存已滿，應(yīng)利用 頁(yè)頁(yè) (段段 )置換功能置換功能 ，將暫，將暫時(shí)不用的調(diào)出，騰出地方調(diào)入需要的頁(yè)時(shí)不用的調(diào)出，騰出地方調(diào)入需要的頁(yè) (段段 )。– 執(zhí)行中，如果訪問(wèn)的頁(yè)段已調(diào)入內(nèi)存便可繼續(xù)；執(zhí)行中，如果訪問(wèn)的頁(yè)段已調(diào)入內(nèi)存便可繼續(xù)；否則，應(yīng)利用否則，應(yīng)利用 OS提供的提供的 請(qǐng)求調(diào)頁(yè)請(qǐng)求調(diào)頁(yè) (段段 )功能功能 將它們將它們調(diào)入內(nèi)存。齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬114 虛擬存儲(chǔ)器的引入虛擬存儲(chǔ)器的引入n 引入虛擬存儲(chǔ)器引入虛擬存儲(chǔ)器– 基于局部性原理，程序可僅將需運(yùn)行的部分頁(yè)或基于局部性原理，程序可僅將需運(yùn)行的部分頁(yè)或段裝入內(nèi)存便可開始執(zhí)行。（循環(huán)操作）n 根據(jù)局部性原理，程序在運(yùn)行之前沒(méi)有必要根據(jù)局部性原理，程序在運(yùn)行之前沒(méi)有必要一次性全部裝入，也沒(méi)必要長(zhǎng)期駐留內(nèi)存。某條指令或數(shù)據(jù)可能被再次執(zhí)行或訪問(wèn)。（程序的順序執(zhí)行）– 時(shí)間局限性。一段時(shí)間內(nèi)所訪問(wèn)的地址可能集中于一定的范圍之內(nèi)。– 程序中存在循環(huán)結(jié)構(gòu)，它們將多次執(zhí)行程序中存在循環(huán)結(jié)構(gòu)，它們將多次執(zhí)行– 程序中對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的處理，往往局限于較小的范程序中對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的處理，往往局限于較小的范圍內(nèi)圍內(nèi)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬113 虛擬存儲(chǔ)器的引入虛擬存儲(chǔ)器的引入n n 局部性的表現(xiàn)：局部性的表現(xiàn)：– 空間局限性。程序在一段時(shí)間內(nèi)都局部于這些過(guò)程的范圍內(nèi)執(zhí)行。– 過(guò)程調(diào)用雖可導(dǎo)致程序由一區(qū)域轉(zhuǎn)至另一區(qū)域，過(guò)程調(diào)用雖可導(dǎo)致程序由一區(qū)域轉(zhuǎn)至另一區(qū)域，但調(diào)用深度大多不超過(guò)但調(diào)用深度大多不超過(guò) 5。 不再運(yùn)行的程序模塊仍將占用寶貴的內(nèi)存資源不再運(yùn)行的程序模塊仍將占用寶貴的內(nèi)存資源n 一次性及駐留性是否是必需的？一次性及駐留性是否是必需的？齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬112 虛擬存儲(chǔ)器的引入虛擬存儲(chǔ)器的引入n n 程序執(zhí)行時(shí)的特點(diǎn)：程序執(zhí)行時(shí)的特點(diǎn)：– 程序執(zhí)行時(shí)，除少部分轉(zhuǎn)移和過(guò)程調(diào)用指令外，程序執(zhí)行時(shí)，除少部分轉(zhuǎn)移和過(guò)程調(diào)用指令外，大多仍是順序執(zhí)行的。 這可能導(dǎo)致大作業(yè)無(wú)法裝入這可能導(dǎo)致大作業(yè)無(wú)法裝入187。運(yùn)行，這將導(dǎo)致大作業(yè)無(wú)法運(yùn)行。 分頁(yè)系統(tǒng)分頁(yè)系統(tǒng) 與與 分段系統(tǒng)的比較分段系統(tǒng)的比較n 段頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式段頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式187。 分段系統(tǒng)的地址變換過(guò)程分段系統(tǒng)的地址變換過(guò)程187。段表和頁(yè)表存儲(chǔ)在高速緩沖中。次從物理地址中取出指令或數(shù)據(jù)。段頁(yè)式系統(tǒng)中，訪問(wèn)數(shù)據(jù)需三次訪問(wèn)內(nèi)存。齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬106，從中得到該段的頁(yè)表始址； P獲得對(duì)應(yīng)頁(yè)的頁(yè)表項(xiàng)位置，從中讀出該頁(yè)所在的物理塊號(hào) b； b和頁(yè)內(nèi)地址來(lái)構(gòu)成物理地址。先查段表，再查該段的頁(yè)表，才能找到物理塊號(hào)。及頁(yè)內(nèi)地址三部分組成。每一個(gè)段賦予一個(gè)段名。系統(tǒng)則能很好地滿足用戶需要。如：號(hào)共享同一段。各進(jìn)程的段段式地址是二維的，兩個(gè)數(shù)字。如：。n 如圖如圖 :齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬99ed1ed2……ed40data1……data102122……6061……70……ed1ed2……ed40data1……data10data1……data10進(jìn)程 1進(jìn)程 2頁(yè)表頁(yè)表ed1ed2……ed40data1……data102122……6071……80主存分頁(yè)系統(tǒng)中共享 editor，需建立比較復(fù)雜的頁(yè)表021226061707180齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬100分段系統(tǒng)中共享分段系統(tǒng)中共享 editor示意示意editordata1editordata2段長(zhǎng)段長(zhǎng) 基址基址160 8040 240段長(zhǎng)段長(zhǎng) 基址基址160 8040 380editordata1……data2進(jìn)程 2進(jìn)程 1在分段系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)共享只需在每個(gè)進(jìn)程的段表中為文本編輯程序代碼段設(shè)置一個(gè)段表項(xiàng)，比分頁(yè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單的多。頁(yè)面。如果 160KB程序代碼為可重入的，程序代碼為可重入的，則不論在分頁(yè)還是在分段系統(tǒng)中該代碼均可則不論在分頁(yè)還是在分段系統(tǒng)中該代碼均可被共享，此時(shí)所需內(nèi)存空間為被共享，此時(shí)所需內(nèi)存空間為160+40*40=1760KB。文本編輯程序有序有 160KB代碼和代碼和 40KB數(shù)據(jù)區(qū)，若代碼為數(shù)據(jù)區(qū)，若代碼為非可重入的，需要非可重入的，需要 8000KB內(nèi)存空間支持內(nèi)存空間支持 40個(gè)用戶。齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬97 信息共享信息共享n 例：多用戶系統(tǒng)，可同時(shí)接納例：多用戶系統(tǒng)，可同時(shí)接納 40個(gè)用戶，每個(gè)用戶，每個(gè)用戶均可執(zhí)行文本編輯程序。（舉例對(duì)比）n 可重入代碼：一種允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)（可重入代碼：一種允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)（可被共享）的代碼；不允許任何進(jìn)程對(duì)它進(jìn)可被共享）的代碼；不允許任何進(jìn)程對(duì)它進(jìn)行修改。 分頁(yè)系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的共享，但不分頁(yè)系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的共享，但不如分段系統(tǒng)來(lái)得方便。即允許若干個(gè)進(jìn)程共享一個(gè)或多個(gè)分段。時(shí)間，提高訪問(wèn)速度?？棾梢粋€(gè)地址空間；標(biāo)識(shí)地址需給出段名和段內(nèi)地址。地址空間；只利用一個(gè)標(biāo)記符即可表示一個(gè)地址。頁(yè)大小是系統(tǒng)固定的，而段大小則通常不固定。不會(huì)跨越兩個(gè)段的分界處。用于保存最近常用的段表項(xiàng)。訪問(wèn)一個(gè)數(shù)據(jù)，都須訪問(wèn)兩次內(nèi)存。齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬92利用段表實(shí)現(xiàn)地址映射利用段表實(shí)現(xiàn)地址映射齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬93段表寄存器存放段表始址和段表長(zhǎng)度 SL。n 進(jìn)程可通過(guò)查找段表，找到每個(gè)段對(duì)應(yīng)的內(nèi)進(jìn)程可通過(guò)查找段表，找到每個(gè)段對(duì)應(yīng)的內(nèi)存區(qū)，實(shí)現(xiàn)從邏輯段到物理內(nèi)存區(qū)的映射。n 為了能將物理內(nèi)存與邏輯段地址對(duì)應(yīng)起來(lái)，為了能將物理內(nèi)存與邏輯段地址對(duì)應(yīng)起來(lái)，需為每個(gè)進(jìn)程建立一張需為每個(gè)進(jìn)程建立一張 段映射表段映射表 。齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬91n 進(jìn)程的多個(gè)段被離散的放入內(nèi)存不同位置。n 邏輯地址由段號(hào)和段內(nèi)地址組成。n 段的長(zhǎng)度由相應(yīng)的邏輯信息組的長(zhǎng)度決定，段的長(zhǎng)度由相應(yīng)的邏輯信息組的長(zhǎng)度決定，因而各段長(zhǎng)度不等。齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬89 分段系統(tǒng)的基本原理分段系統(tǒng)的基本原理n n n 齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬90n 作業(yè)的地址空間被作業(yè)的地址空間被 劃分為若干個(gè)段劃分為若干個(gè)段 ，每個(gè)段，每個(gè)段用來(lái)定義一組邏輯信息，均用來(lái)定義一組邏輯信息，均 從從 0開始開始 編址，編址，并采用一段并采用一段 連續(xù)的連續(xù)的 地址空間。在需調(diào)用某些段時(shí)才將其裝入，需要以段作為存儲(chǔ)管理的單位。齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬88 分段存儲(chǔ)管理方式的引入分段存儲(chǔ)管理方式的引入3)信息保護(hù)信息保護(hù)對(duì)信息的邏輯單位－段進(jìn)行保護(hù)對(duì)信息的邏輯單位－段進(jìn)行保護(hù)4)動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)段在使用過(guò)程中可能會(huì)不斷增長(zhǎng)，唯有分段段在使用過(guò)程中可能會(huì)不斷增長(zhǎng)，唯有分段存儲(chǔ)可較好解決該問(wèn)題存儲(chǔ)可較好解決該問(wèn)題5)動(dòng)態(tài)鏈接動(dòng)態(tài)鏈接動(dòng)態(tài)鏈接在運(yùn)行時(shí)，只將主程序?qū)?yīng)的目標(biāo)動(dòng)態(tài)鏈接在運(yùn)行時(shí)，只將主程序?qū)?yīng)的目標(biāo)程序段裝入內(nèi)存。為實(shí)現(xiàn)段的共享，希望存儲(chǔ)管理能與用戶程序分段的組織方式相適應(yīng)。2)信息共享信息共享實(shí)現(xiàn)共享是以信息的邏輯單位－段為基礎(chǔ)的實(shí)現(xiàn)共享是以信息的邏輯單位－段為基礎(chǔ)的。希望要訪問(wèn)的邏輯地址是由段名和段內(nèi)偏移希望要訪問(wèn)的邏輯地址是由段名和段內(nèi)偏移量決定。齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬86 基本分段存儲(chǔ)管理方式基本分段存儲(chǔ)管理方式n 分段存儲(chǔ)管理方式的引入分段存儲(chǔ)管理方式的引入n 分段系統(tǒng)的基本原理分段系統(tǒng)的基本原理n 信息共享信息共享n 段頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式段頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬87 分段存儲(chǔ)管理方式的引入分段存儲(chǔ)管理方式的引入為了滿足用戶和程序的如下需要：為了滿足用戶和程序的如下需要： 1)方便編程方便編程用戶通常將作業(yè)按邏輯關(guān)系劃分為若干段。 n 提出基本分段存儲(chǔ)管理方式主要是為了滿足提出基本分段存儲(chǔ)管理方式主要是為了滿足用戶（程序員）在編程和使用上的多方面的用戶（程序員）在編程和使用上的多方面的要求。齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬84 基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式 小結(jié)小結(jié)n 頁(yè)面、物理塊與頁(yè)表頁(yè)面、物理塊與頁(yè)表 n 分頁(yè)地址結(jié)構(gòu)：分頁(yè)地址結(jié)構(gòu)： 頁(yè)號(hào)＋頁(yè)內(nèi)地址頁(yè)號(hào)＋頁(yè)內(nèi)地址n 地址變換機(jī)構(gòu)地址變換機(jī)構(gòu) – 基本的地址變換機(jī)構(gòu)基本的地址變換機(jī)構(gòu)– 具有快表的地址變換機(jī)構(gòu)具有快表的地址變換機(jī)構(gòu)n 兩級(jí)和多級(jí)頁(yè)表兩級(jí)和多級(jí)頁(yè)表齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬85 基本分段存儲(chǔ)管理方式基本分段存儲(chǔ)管理方式n 存儲(chǔ)管理方式從固定分區(qū)到動(dòng)態(tài)分區(qū)分配，存儲(chǔ)管理方式從固定分區(qū)到動(dòng)態(tài)分區(qū)分配，進(jìn)而到分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式主要是為了提高內(nèi)進(jìn)而到分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式主要是為了提高內(nèi)存的利用率。n 采用多級(jí)頁(yè)表，采用多級(jí)頁(yè)表， 將外層頁(yè)表再進(jìn)行分頁(yè)將外層頁(yè)表再進(jìn)行分頁(yè) ，將，將各分頁(yè)離散地裝入到不相鄰接的物理塊中，各分頁(yè)離散地裝入到不相鄰接的物理塊中，再利用第再利用第 2級(jí)的外層頁(yè)表來(lái)映射它們之間的級(jí)的外層頁(yè)表來(lái)映射它們之間的關(guān)系。的連續(xù)內(nèi)存空間。 （請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)，虛擬存儲(chǔ)器中再作詳細(xì)介紹）（請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)，虛擬存儲(chǔ)器中再作詳細(xì)介紹）齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 鹿文鵬83n 對(duì)于對(duì)于 64位機(jī)器，若采用兩級(jí)頁(yè)表，頁(yè)內(nèi)地址位機(jī)器，若采用兩級(jí)頁(yè)表，頁(yè)內(nèi)地址12位，外部頁(yè)內(nèi)地址位，外部頁(yè)內(nèi)地址 10位，這時(shí)外部頁(yè)號(hào)會(huì)位，這時(shí)外部頁(yè)號(hào)會(huì)達(dá)達(dá) 42位，每個(gè)表項(xiàng)占位，每個(gè)表項(xiàng)占 4個(gè)字節(jié)，就需要個(gè)字節(jié)，就需要 244B的連續(xù)內(nèi)存空間。在外層頁(yè)表的表項(xiàng)中，需增設(shè)一個(gè)狀態(tài)位，表示相在外層頁(yè)表的表項(xiàng)中，需增設(shè)一個(gè)狀態(tài)位，表示相應(yīng)的頁(yè)表分頁(yè)是否已調(diào)入內(nèi)存。n 在采用兩級(jí)頁(yè)表的情況下，需把外層頁(yè)表全部調(diào)入在采用兩級(jí)頁(yè)表的情況下，需把外層頁(yè)表全部調(diào)入內(nèi)存，對(duì)于頁(yè)表分頁(yè)只需調(diào)入需要使用的。如何減少？n 只把當(dāng)前需要的一些頁(yè)表項(xiàng)調(diào)入內(nèi)存，以后再根據(jù)只把當(dāng)前需要的