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計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)---第4章存儲(chǔ)器管理-文庫(kù)吧資料

2025-01-27 23:37本頁(yè)面
  

【正文】 。 ( 2)頁(yè)的大小固定且由系統(tǒng)確定;而段的長(zhǎng)度不固定 ( 3)分頁(yè)的作業(yè)地址空間是一維的,分段的作業(yè)地址空 間是二維的。 2022/2/17 114 段表: 它記錄了段號(hào),段的首(地)址和長(zhǎng)度之間的關(guān)系 每一個(gè)程序設(shè)置一個(gè)段表,放在內(nèi)存 屬于進(jìn)程的現(xiàn)場(chǎng)信息 段號(hào) 0 1 2 段首址 段長(zhǎng)度 58K 20K 100K 110K 260K 140K 2022/2/17 115 段號(hào) 段長(zhǎng) 基址 0 1 2 3 30K 40K 20K 80K 15K 120K 10K 150K 段 表 作業(yè)空間 (MAIN)=0 0 30 (X)=1 0 20 (D)=2 0 15 30K 20K 15K 40 80 120 內(nèi)存空間 2022/2/17 116 首次適應(yīng); 最佳適應(yīng); 最壞適應(yīng) 內(nèi)存的分配算法: 2022/2/17 117 3. 地址變換機(jī)構(gòu) 控制寄存器 段表始址 段表長(zhǎng)度 2 100 有效地址 段號(hào) S 位移量 W 越界 + 2 500 8K + 8292 物理地址 8K 8292 8792 8 1024+100 2022/2/17 118 優(yōu)點(diǎn): 便于動(dòng)態(tài)申請(qǐng)內(nèi)存 管理和使用統(tǒng)一化 便于共享 便于動(dòng)態(tài)鏈接 缺點(diǎn):產(chǎn)生碎片 課后思考題:與可變分區(qū)存儲(chǔ)管理方案的相同 點(diǎn)與不同點(diǎn)? 2022/2/17 119 相同點(diǎn): 都采用離散分配方式,都通過地址映射機(jī)構(gòu) 來實(shí)現(xiàn)地址變換。 分段系統(tǒng)的地址結(jié)構(gòu) 2022/2/17 111 內(nèi)存空間被動(dòng)態(tài)的劃分為若干個(gè)長(zhǎng)度不相同的區(qū)域,這些區(qū)域被稱為物理段,每個(gè)物理段由起始地址和長(zhǎng)度確定 3)內(nèi)存劃分 2022/2/17 112 4)內(nèi)存分配 以段為單位分配內(nèi)存,每一個(gè)段在內(nèi) 存中占據(jù)連續(xù)空間(內(nèi)存隨機(jī)分割, 需要多少分配多少),但各段之間可 以不連續(xù)存放 2022/2/17 113 2. 段表 在分段式存儲(chǔ)管理方式中,系統(tǒng)為每個(gè)段分配一個(gè)連續(xù) 的分區(qū),而進(jìn)程中的各個(gè)段可以離散地放入內(nèi)存中不同 的分區(qū)中。段號(hào)從 0開始,每一段也從 0開始編址,段內(nèi)地址是連續(xù)的 分段系統(tǒng)的基本原理 2022/2/17 110 2)分段的邏輯地址 作業(yè)的邏輯地址由段號(hào)和段內(nèi)地址組成,作業(yè)的地址空間是二維的。 STORE 1,[B]|C。 2022/2/17 102 兩級(jí)頁(yè)表機(jī)制 31 22 21 12 11 0 外層頁(yè)表 頁(yè)表 物理地址 外層頁(yè)號(hào) p1 外層頁(yè)內(nèi)地址 p2 頁(yè)內(nèi)地址 d 外層頁(yè)表寄存器 + + b d 邏輯地址結(jié)構(gòu) 2022/2/17 103 頁(yè)目錄地址 目錄位移 頁(yè)表位移 頁(yè)位移 邏輯地址 頁(yè)表地址 . . . 頁(yè)目錄(每進(jìn)程一個(gè)) 塊號(hào) . . . 頁(yè)表 代碼或數(shù)據(jù) . . . 內(nèi)存塊 二級(jí)頁(yè)表結(jié)構(gòu)及地址映射 + + 2022/2/17 104 兩級(jí)頁(yè)表機(jī)制圖 第 0頁(yè)頁(yè)表(物理塊號(hào) 10) 內(nèi) 存 0 1 0 ┇ 1 1023 2 第 1頁(yè)頁(yè)表(物理塊號(hào) 25) 0 1 ┇ 1023 第 N頁(yè)頁(yè)表(物理塊號(hào) 120) 0 1 外層頁(yè) 表 ┇ 1023 10 25 120 12 14 32 35 151 152 0 1 …… 12 13 14 …… 32 33 34 35 …… 151 152 …… 返回 2022/2/17 105 基本分段存儲(chǔ)管理方式 P135 分頁(yè)存儲(chǔ)管理的主要?jiǎng)恿Γ翘岣邇?nèi)存利用率; 分段存儲(chǔ)管理方式的引入,則為了滿足用戶在編程和使用上多方面的要求。問:設(shè)從快表中找到所需頁(yè)表項(xiàng)的概率為 85%,計(jì)算 CPU 存取一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)的有效訪問時(shí)間。 ? 由于對(duì)程序和數(shù)據(jù)的訪問往往帶有局限性,所以快表的命中率可以達(dá)到 80%~ 90%。例如,在 Intel80486中有 32個(gè)。 ? 若是,則直接讀出該頁(yè)所對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào),送入物理地址寄存器; ? 若在快表中未找到對(duì)應(yīng)的頁(yè)表項(xiàng),則需再訪問內(nèi)存中的頁(yè)表,找到后,把從頁(yè)表中讀出的頁(yè)表項(xiàng)存入快表中的一個(gè)寄存器單元中,以取代一個(gè)舊的頁(yè)表項(xiàng)。 0 1 1 5 2 3 3 7 4 2 A. 0E1F( H) B. 031F( H) C. 0A1F( H) D. 021F( H) 隨堂練習(xí)題: 答案為: A 2022/2/17 94 2. 具有快表的地址變換機(jī)構(gòu) 由于頁(yè)表是存放在內(nèi)存中的,這使 CPU每次要存取一個(gè) 數(shù)據(jù)時(shí) ,都要 兩次 訪問內(nèi)存。 ? 與此同時(shí),將有效地址(邏輯地址)寄存器中頁(yè)內(nèi)地址直接裝入物理地址寄存器的塊內(nèi)地址字段中,這樣便完成了從邏輯地址到物理地址的變換。 2022/2/17 91 ? 在進(jìn)行地址變換時(shí),系統(tǒng)將頁(yè)號(hào)與頁(yè)表長(zhǎng)度進(jìn)行比較,如果頁(yè)號(hào)大于頁(yè)表寄存器中的頁(yè)表長(zhǎng)度,則 訪問越界 ,產(chǎn)生 越界中斷 。 ?頁(yè)表大多駐留內(nèi)存。 地址變換機(jī)構(gòu)的任務(wù),就是將邏輯地址中的頁(yè)號(hào),轉(zhuǎn)換 為內(nèi)存中的物理塊號(hào)??梢?,頁(yè)表的作用是實(shí)現(xiàn)從頁(yè)號(hào)到 物理塊號(hào)的地址映射。 地址的高位部分為頁(yè)號(hào),低位部分為 頁(yè)內(nèi)地址 2022/2/17 85 例子:如何求頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)位移 若給定一個(gè)邏輯地址空間的地址為 A,頁(yè)面的大小為 L, 則頁(yè)號(hào) P和頁(yè)內(nèi)地址 d可按下式求得: P=INT[A/L] d=A MOD L 如:頁(yè)面大小為 1KB,設(shè) A=2170, 則 P=2,d=122. 隨堂練習(xí): 頁(yè)面大小為 1KB, ( 1) A=500 ( 2) A=2500 則 P、 d分別 為多少 2022/2/17 86 3. 頁(yè) 表 系統(tǒng)為某個(gè)進(jìn)程建立一張頁(yè)面映射表,簡(jiǎn)稱頁(yè)表。 頁(yè)面的大小一般為 512B~8KB 2)頁(yè)面大小 但 另一方面 ,也會(huì)使每個(gè)進(jìn)程要求較多的頁(yè)面,從而 導(dǎo)致頁(yè)表過長(zhǎng),占用大量?jī)?nèi)存;此外,還會(huì)降低頁(yè)面 換進(jìn)換出的效率。 2022/2/17 82 用戶程序 0頁(yè) 1頁(yè) 2頁(yè) 3頁(yè) n頁(yè) 內(nèi) 存 0 1 2 3 4 5 6 7 2022/2/17 83 在分頁(yè)系統(tǒng)中,頁(yè)面的大小是由 機(jī)器的地址結(jié)構(gòu) 所決定的,即由硬件決定。 相應(yīng)地,內(nèi)存空間也分成與頁(yè)相同大小的若干個(gè) 存儲(chǔ)塊 , 或稱為 物理塊或頁(yè)框。 ?對(duì)對(duì)換空間管理的主要目標(biāo),是提高進(jìn)程換進(jìn)、換 出的速度 ?對(duì)文件區(qū)管理的主要目標(biāo),是提高文件存儲(chǔ)空間的 利用率 2022/2/17 77 3. 進(jìn)程的換出與換入 (1)進(jìn)程的換出 首先選擇處于阻塞或睡眠狀態(tài)的進(jìn)程; (2)進(jìn)程的換入 首先選擇換出時(shí)間最久“就緒且換出”的進(jìn)程。目的是為了支持虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)??商岣邇?nèi)存的利用率。 2022/2/17 71 不足 : ?花費(fèi)處理機(jī)時(shí)間 ?必須對(duì)移動(dòng)了的程序或數(shù)據(jù) 重新定位 緊湊后 OS 0 40K 181K 256K 已使用 空閑區(qū) 2022/2/17 72 采用動(dòng)態(tài)重定位時(shí)內(nèi)存空間及地址重定位示意圖 2. 動(dòng)態(tài)重定位的實(shí)現(xiàn) 2022/2/17 73 增加了緊湊功能 2022/2/17 74 對(duì)換 (Swapping)P129 1. 對(duì)換的引入 定義:所謂“對(duì)換”,是指把內(nèi)存中暫不能運(yùn)行的進(jìn)程, 或暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù),換出到外存上,以騰出足 夠的內(nèi)存空間,把已具備運(yùn)行條件的進(jìn)程,或進(jìn)程所 需要的程序和數(shù)據(jù),換入內(nèi)存。 (2)動(dòng)態(tài)地址重定位 動(dòng)態(tài)地址重定位是在程序執(zhí)行期間進(jìn)行的。 2022/2/17 60 最壞適應(yīng)算法的空閑分區(qū)鏈表組織形式 2022/2/17 61 (5) ? 前面的幾種算法稱為順序搜索法。 優(yōu)點(diǎn): 使剩下的空閑區(qū)不至于太小,產(chǎn)生碎片的幾率最小,對(duì)中小作業(yè)有利;同時(shí)該算法查找效率很高。這樣,第一次找到的滿足要求的空閑區(qū),必 然是最優(yōu)的。 (2) 2022/2/17 55 基于循環(huán)首次適應(yīng)算法的動(dòng)態(tài)分區(qū)分配過程: 38KB 60KB 40KB 例 1 假設(shè)作業(yè)需要 36KB的存儲(chǔ)空間 空閑分區(qū)鏈以地址遞增的次序鏈接 例 2 假設(shè)作業(yè)需要 58KB的存儲(chǔ)空間 46KB 10 2KB (從上次找到的空閑分區(qū)的下一個(gè)空閑分區(qū)開始查找) 2022/2/17 56 3)最佳適應(yīng)算法( best fit) 最佳:每次為作業(yè)分配內(nèi)存時(shí),總是把能滿足要求、又是 最小的空閑分區(qū)分配給作業(yè)。 2022/2/17 52 基于首次適應(yīng)算法的動(dòng)態(tài)分區(qū)分配過程: 38KB 60KB 40KB 例 1 假設(shè)作業(yè)需要 36KB的存儲(chǔ)空間 空閑分區(qū)鏈以地址遞增的次序鏈接 例 2 假設(shè)作業(yè)需要 58KB的存儲(chǔ)空間 46KB 10 2KB 2022/2/17 53 首次適應(yīng)算法的空閑分區(qū)鏈表組織形式 2022/2/17 54 2)循環(huán)首次適應(yīng)算法( next fit) 在為進(jìn)程分配內(nèi)存空間時(shí),不再每次從鏈?zhǔn)组_始查找, 而是從上次找到的空閑分區(qū)的下一個(gè)空閑分區(qū)開始查 找,直至能找到第一個(gè)能滿足要求的空閑分區(qū) 。 優(yōu)點(diǎn):保留了高址部分的大空閑區(qū)。 分區(qū)號(hào) 大小( KB) 始址( KB) 狀態(tài) 1 15 30 已分配 2 30 45 已分配 3 50 75 已分配 4 100 125 未分配 分區(qū)說明表 2022/2/17 46 0 30 45 75 125 OS常駐內(nèi) 存部分 作業(yè) A 作業(yè) B 作業(yè) C 存儲(chǔ)空間 分配情況 作業(yè) A需要 15KB 作業(yè) B需要 30KB 作業(yè) C需要 50KB 未分配 2022/2/17 47 動(dòng)態(tài)分區(qū)分配 ( 2)分區(qū)的分配算法 思想 :根據(jù)進(jìn)程的實(shí)際需要 ,動(dòng)態(tài)地為之分配內(nèi)存空間 . ( 1)分區(qū)分配中使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ( 3)分區(qū)的分配和回收操作 2022/2/17 48 可變式 (動(dòng)態(tài) )分區(qū)內(nèi)存使用情況示意圖 2022/2/17 49 (1)空閑分區(qū)表 序號(hào) 分區(qū)大小 分區(qū)始址 狀態(tài)
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