操作系統(tǒng)原理_方敏_存儲管理(參考版)
2025-01-23 06:20本頁面
【正文】 第 66頁 十、高速緩沖存儲器 ? 高速緩存的組織結構 主要作用是緩存內存中數據，緩沖存儲器分為若干塊 描述各緩沖存儲器塊的狀態(tài)，緩沖目錄的表項與緩沖存儲器塊一一對應 負責緩存目錄的維護和利用緩存淘汰算法進行緩存的更新 第 67頁 本章小結 概述 ? 存儲體系層次 ? 地址重定位 存儲管理方案 ? 分區(qū)存儲管理方案 ? 頁式存儲管理方案 ? 段式存儲管理方案 ? 段頁式存儲管理方案 內存擴充技術 ? 覆蓋技術 ? 交換技術 ? 虛擬存儲技術 ? 請求頁式存儲管理 ? 性能：抖動，工作集等 高速緩沖技術 第 68頁 作業(yè) P192 習題 2， 15， 16， 18， 20 。高速緩存的使用對用戶是透明的。 第 65頁 十、高速緩沖存儲器 簡稱高速緩存 ? 是為了匹配 CPU的處理速率與內存的訪問速度而增加的高速存儲器。 ? 影響工作集的因素 ① 作業(yè)的特征（結構、大小、訪問數據的規(guī)律等） ② 作業(yè)的運行時間段等 第 64頁 九、虛擬頁式存儲技術 ? 如何提升系統(tǒng)性能、避免抖動現象 ? 系統(tǒng)可以動態(tài)的計算缺頁中斷率，從而估計工作集的大小，并根據情況給予調整。 第 63頁 九、虛擬頁式存儲技術 ? 工作集 ? 對一個作業(yè)來說，當分配給它的頁面數目小于某一個數值時，其缺頁中斷次數急劇增加，甚至出現頁面抖動現象；而高于這個頁面數時，缺頁中斷次數不會明顯減少。 ? 主要原因： ① 頁面淘汰算法不合理。 第 61頁 九、虛擬頁式存儲技術 最近未使用頁面淘汰算法 (NRU, Not Recently Used) 第二次機會淘汰算法 (SCR) 頁面緩沖算法 (Page Buffering) 第 62頁 九、虛擬頁式存儲技術 性能分析 ? 顛簸 /抖動 (thrashing) ? 頁面在內存與外存之間頻繁調度，以至于調度頁面所需時間比進程實際運行的時間還多，此時系統(tǒng)效率急劇下降，甚至導致系統(tǒng)崩潰。 第 60頁 九、虛擬頁式存儲技術 LRU算法的優(yōu)缺點 ? 優(yōu)點 ? 不會出現 Belady現象 ? 性能較好，接近 OPT算法 ? 缺點 ? 算法效率不高 ① 需要對整個頁表頻繁進行維護。 第 57頁 九、虛擬頁式存儲技術 ? 軟件方法 增加系統(tǒng)開銷 第 58頁 九、虛擬頁式存儲技術 ? 算法舉例 設頁面走向為 P=4， 3， 2， 1， 4， 3， 5， 4， 3， 2， 1，5，主存容量 M=3，采用 LRU算法進行頁面淘汰。 ? 實現方法 ? 硬件方法： ① 一個特殊的棧：把被訪問的頁面移到棧頂，于是棧底的是最久未使用頁面。 主存容量 M=4 缺頁中斷次數 F=10，而缺頁率 f=9/12=83% 第 56頁 九、虛擬頁式存儲技術 最近最少使用頁面淘汰算法 (LRU, Least Recently Used) ? 思想：每次選擇內存中離當前時刻最久未使用過的頁面淘汰。 缺頁中斷次數 F=9，而缺頁率 f=9/12=75% 第 55頁 九、虛擬頁式存儲技術 Belady現象：可用頁面增大，缺頁率反而升高的現象。此時 FIFO算法的性能較差。 ? 出發(fā)點：近期調入的頁面被再次訪問的概率要大于早期調入的頁面。因此只能用作理論上性能評價的標準。 ? 優(yōu)點：使得頁面調入調出的次數達到最小，這是一種理想情況。 ? 出發(fā)點：希望把未來不再使用的或者短時期內較少使用的頁面調出。 ? 內存中容納更多程序并發(fā)執(zhí)行。在程序執(zhí)行過程中，如果需執(zhí)行的指令或訪問的數據尚未在內存，則由處理器通知操作系統(tǒng)將相應的區(qū)域調入內存，然后繼續(xù)執(zhí)行。 ? 錯誤處理子程序 ? 條件語句 (if...else...) ? 程序中有的指令可能只執(zhí)行一次 ? 程序的初始化部分 ? 程序執(zhí)行的局部性原理：在一段時間內，作業(yè)一般不會執(zhí)行到所有程序的指令，也不會存取絕大部分數據，執(zhí)行的代碼和要存取的數據往往集中在某些區(qū)域中 (例如一個循環(huán)、一個數組 )。 ? 交換技術和覆蓋技術的區(qū)別 內容 覆蓋技術 交換技術 適用情況 作業(yè)內部 作業(yè)之間 對程序結構的影響 有 無 第 47頁 八、虛擬存儲技術 虛擬存儲技術也是一種存儲擴充技術。 第 45頁 內存 七、內存擴充技術 交換技術 (swapping) ? 最早應用于 MIT開發(fā)的 CTSS中。 ? 原理 A2 0 K BB5 0 K BC3 0 K BF3 0 K BD2 0 K BE4 0 K BA(20K) B(50K) C(30K) D(20K) E(40K) F(30K) 覆蓋段 駐 留 20KB內 存覆 蓋 區(qū) 050KB覆 蓋 區(qū) 140KB總 共 占 用 110KB第 44頁 七、內存擴充技術 ? 覆蓋技術的優(yōu)缺點 ? 優(yōu)點 ① 有效利用內存空間，提高系統(tǒng)的并發(fā)性。 內存擴充技術 ? 就是借助大容量的輔存在邏輯上實現內存的擴充，來解決內存容量不足的問題。 ? 便于實現共享，即允許若干個進程共享一個或者多個段。 第 35頁 五、段式存儲管理 基本思想 M0KNO SLPSKXYAB0P0L0N0SK 3 2 0 0P 1 5 0 0L 6 0 0 0N 8 0 0 0S 5 0 0 0物 理 地址 空 間1 0 0 03 2 0 05 0 0 06 0 0 08 0 0 0長 度 段 地 址作 業(yè) 的 邏 輯地 址 空 間邏輯單位 內存管理采用可變分區(qū)動態(tài)分配法。 ? 各種數據結構 (頁表，空閑頁表 )
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