操作系統(tǒng)第5章_2

1、15.15.1存儲管理的功能存儲管理的功能5.25.2分區(qū)存儲管理分區(qū)存儲管理5.35.3覆蓋與交換技術覆蓋與交換技術5.45.4頁式管理頁式管理5.55.5段式管理與段頁式管理段式管理與段頁式管理5.65.6局部性原理和抖動問題局部性原理和抖動問題6.66.6、UNIXUNIX存儲管理存儲管理第五章、存儲管理第五章、存儲管理 25.4 頁式管理頁式管理一、基本原理：一、基本原理：1）把作業(yè)地址空間劃分為大小相等的頁；）把作業(yè)地址空間劃分為大小相等的頁； 2）把內(nèi)存存儲空間劃分為大小相等的頁面；）把內(nèi)存存儲空間劃分為大小相等的頁面；3）作業(yè)需要）作業(yè)需要m頁存儲，則在內(nèi)存中尋找頁存儲，則在內(nèi)存

2、中尋找m個空閑頁面分個空閑頁面分配即可，無須連續(xù)。配即可，無須連續(xù)。1、頁面大小設置：、頁面大小設置：1K 4K2、邏輯地址結構設置：、邏輯地址結構設置：3、地址變換：頁式虛擬地址、地址變換：頁式虛擬地址 內(nèi)存物理地址內(nèi)存物理地址3二、靜態(tài)頁面管理二、靜態(tài)頁面管理原理：原理：把作業(yè)的全部程序和數(shù)據(jù)在執(zhí)行前裝入內(nèi)存的若干頁面。把作業(yè)的全部程序和數(shù)據(jù)在執(zhí)行前裝入內(nèi)存的若干頁面。1、數(shù)據(jù)結構：、數(shù)據(jù)結構：1）頁表頁表每個作業(yè)每個作業(yè)/進程一張，記錄邏輯頁號和物理頁面號的進程一張，記錄邏輯頁號和物理頁面號的對應關系。對應關系。2）請求表請求表系統(tǒng)一張，記錄所有作業(yè)的申請和分配情況。系統(tǒng)一張，記錄所有作

3、業(yè)的申請和分配情況。3）存儲頁面表存儲頁面表系統(tǒng)一張，記錄內(nèi)存所有頁面的分配情況。系統(tǒng)一張，記錄內(nèi)存所有頁面的分配情況。a）位示圖：）位示圖：每一位代表一頁面：每一位代表一頁面：1 - 已分，已分，0 - 未分未分b）空閑頁面鏈法：）空閑頁面鏈法：每頁首單元存放下一空閑頁面的地址。每頁首單元存放下一空閑頁面的地址。頁號頁號頁面號頁面號進程號進程號請求頁數(shù)請求頁數(shù) 頁表始址頁表始址頁表長度頁表長度狀態(tài)狀態(tài)42、分配與回收：、分配與回收：分配：分配：回收：回收：1）消除請求表的表項；）消除請求表的表項；2）把頁表中各釋放頁）把頁表中各釋放頁面號插入空閑頁面表中；面號插入空閑頁面表中；3）釋放頁表空

4、間。）釋放頁表空間。53、地址變換、地址變換 頁表寄存器頁表寄存器 頁表長度頁表長度 頁表始址頁表始址頁號頁號P 頁內(nèi)地址頁內(nèi)地址W 頁式邏輯地址頁式邏輯地址頁號頁號頁面號頁面號0pb請請 求求 表表越界越界+* 頁長頁長內(nèi)存物理地址內(nèi)存物理地址+64、快表、快表引入原因：引入原因：頁式管理要訪問內(nèi)存兩次，第一次訪問頁表得頁面號，第頁式管理要訪問內(nèi)存兩次，第一次訪問頁表得頁面號，第二次根據(jù)得到物理地址訪問，速度慢。二次根據(jù)得到物理地址訪問，速度慢。高速聯(lián)想存儲器（快表）：高速聯(lián)想存儲器（快表）：由半導體存儲器組成，存儲當前、最近、經(jīng)常訪問的頁表項；由半導體存儲器組成，存儲當前、最近、經(jīng)常訪問的

5、頁表項；查詢頁面號時，同時查快表：查詢頁面號時，同時查快表：在快表中，得頁面號，停止查頁表；在快表中，得頁面號，停止查頁表；不在快表中，把查頁表所得結果填入快表。不在快表中，把查頁表所得結果填入快表。特點：特點：需硬件得支持，開銷大，但可換取訪問速度的提高。需硬件得支持，開銷大，但可換取訪問速度的提高。75、靜態(tài)頁式管理的優(yōu)缺點、靜態(tài)頁式管理的優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點：較好解決碎片問題，限制了碎片的大小和數(shù)量，提高較好解決碎片問題，限制了碎片的大小和數(shù)量，提高了內(nèi)存利用率。了內(nèi)存利用率。缺點：缺點：1）動態(tài)地址變換開銷大，以時間換取空間；）動態(tài)地址變換開銷大，以時間換取空間；2）出現(xiàn)頁內(nèi)碎片（每個作業(yè)

6、末頁中）；）出現(xiàn)頁內(nèi)碎片（每個作業(yè)末頁中）；3）作業(yè)仍需全部裝入內(nèi)存，作業(yè)大小受限制，沒有實現(xiàn)）作業(yè)仍需全部裝入內(nèi)存，作業(yè)大小受限制，沒有實現(xiàn)內(nèi)存內(nèi)存“擴充擴充”。8三、動態(tài)頁式管理（請求頁式）三、動態(tài)頁式管理（請求頁式）原理：原理：作業(yè)在允許前可以不全部裝入內(nèi)存，對即將執(zhí)行的作業(yè)在允許前可以不全部裝入內(nèi)存，對即將執(zhí)行的部分動態(tài)裝入。部分動態(tài)裝入。預調(diào)入方式：預調(diào)入方式：對外存中調(diào)入頁的順序分析、預測，把預計即將被訪問的若干頁提對外存中調(diào)入頁的順序分析、預測，把預計即將被訪問的若干頁提前調(diào)入內(nèi)存；前調(diào)入內(nèi)存；一次調(diào)入幾頁，缺頁中斷少，效率高；一次調(diào)入幾頁，缺頁中斷少，效率高；要求預測準確，否則

7、效率反而低。要求預測準確，否則效率反而低。請求頁式：請求頁式：當被訪問的指令或數(shù)據(jù)不在內(nèi)存時，才發(fā)生缺頁中斷，將其所在頁當被訪問的指令或數(shù)據(jù)不在內(nèi)存時，才發(fā)生缺頁中斷，將其所在頁調(diào)入；調(diào)入；容易實現(xiàn)，但經(jīng)常缺頁容易實現(xiàn)，但經(jīng)常缺頁 中斷，系統(tǒng)開銷大。中斷，系統(tǒng)開銷大。兩兩 種種 方方 式式91、數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)結構 頁表：頁表：2、地址變換機構：、地址變換機構： （基本同前）（基本同前）缺頁中斷缺頁中斷 地址變換地址變換缺頁中斷機構：缺頁中斷機構：1）發(fā)生在指令執(zhí)行期；）發(fā)生在指令執(zhí)行期；2）一條指令的執(zhí)行期可能發(fā)生多次缺頁中斷。）一條指令的執(zhí)行期可能發(fā)生多次缺頁中斷。頁號頁號頁面號頁面號 中斷

8、位中斷位外存始址外存始址 改變位改變位 訪問位訪問位10取指令取指令/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是否在內(nèi)存？是否在內(nèi)存？ 缺頁中斷缺頁中斷，保護，保護CPU現(xiàn)場現(xiàn)場有無空閑頁面有無空閑頁面 選擇一頁選擇一頁淘汰置換淘汰置換調(diào)入所需頁調(diào)入所需頁地址變換地址變換得到實際地址得到實際地址執(zhí)行執(zhí)行3、管理流程、管理流程YYNN114、置換算法、置換算法功能：功能：缺頁中斷但內(nèi)存無空閑頁面時，選擇哪一個缺頁中斷但內(nèi)存無空閑頁面時，選擇哪一個頁面調(diào)出外存騰出空頁面？頁面調(diào)出外存騰出空頁面？抖動現(xiàn)象：抖動現(xiàn)象：由于置換算法選擇不當，使剛換出的頁由要由于置換算法選擇不當，使剛換出的頁由要馬上調(diào)入內(nèi)存，調(diào)入不久由被換出，使頁面調(diào)

9、馬上調(diào)入內(nèi)存，調(diào)入不久由被換出，使頁面調(diào)度過于頻繁，花銷增大。度過于頻繁，花銷增大。1）隨機淘汰算法）隨機淘汰算法2）輪轉(zhuǎn)法）輪轉(zhuǎn)法3）最近最久未用頁面置換算法）最近最久未用頁面置換算法4）理想型淘汰算法）理想型淘汰算法121）隨機淘汰算法：）隨機淘汰算法：原理：原理：隨機選擇任意一個頁面的內(nèi)容換出外存。隨機選擇任意一個頁面的內(nèi)容換出外存。特點：特點：簡單，針對性不強。簡單，針對性不強。132）輪轉(zhuǎn)法和先進先出算法：）輪轉(zhuǎn)法和先進先出算法：原理：原理：輪轉(zhuǎn)法：輪轉(zhuǎn)法：把滿頁面順序連接起來，缺頁時依次換出鏈把滿頁面順序連接起來，缺頁時依次換出鏈上頁面，不管駐留內(nèi)存的長短。上頁面，不管駐留內(nèi)存的長

10、短。先進先出算法：先進先出算法：把頁面按駐留內(nèi)存時間長短鏈接，置把頁面按駐留內(nèi)存時間長短鏈接，置換指針指向最久頁面，換出該指針指向頁面，調(diào)入頁換指針指向最久頁面，換出該指針指向頁面，調(diào)入頁入鏈尾。入鏈尾。特點：特點：基于基于CPU按線性順序訪問地址空間的思想，忽略按線性順序訪問地址空間的思想，忽略了非線性訪問的情況，效率不一定高。了非線性訪問的情況，效率不一定高。Belady現(xiàn)象：現(xiàn)象：作業(yè)可用頁面數(shù)增多，缺頁次數(shù)反而增加作業(yè)可用頁面數(shù)增多，缺頁次數(shù)反而增加。14一進程有一進程有5頁，訪問順序是：頁，訪問順序是：1-2-3-4-1-2-5-1-2-3-4-5可用可用3個頁面時：缺頁個頁面時：缺

11、頁9次次123412512345111444555555222111113333332222244可用可用4個頁面時：缺頁個頁面時：缺頁10次次12341251234511111155554422222211115333333222244444433315123412512345111111111333222222222443444555555可用可用4個頁面時，個頁面時，最近最久未用頁面置換算法：最近最久未用頁面置換算法：123412512345111111111115222222222223333555544444444333可用可用3個頁面時，理想型淘汰算法：個頁面時，理想型淘汰算法：

12、163）最近最久未用頁面置換算法：）最近最久未用頁面置換算法：原理：原理：某頁剛被訪問，則可能馬上還要被訪問；若長期不被某頁剛被訪問，則可能馬上還要被訪問；若長期不被訪問，則近期也不會被訪問；因此選擇自上次訪問到現(xiàn)在訪問，則近期也不會被訪問；因此選擇自上次訪問到現(xiàn)在期間最長的頁面淘汰。期間最長的頁面淘汰。實施：實施：每個頁表項增加一個訪問位，記錄上次訪問以來經(jīng)歷每個頁表項增加一個訪問位，記錄上次訪問以來經(jīng)歷的時間的時間t，選擇，選擇t最大的頁面淘汰。最大的頁面淘汰。近似算法：近似算法：最不經(jīng)常使用頁面淘汰算法最不經(jīng)常使用頁面淘汰算法訪問位：記錄上次缺頁至今頁面的訪問次數(shù)；訪問位：記錄上次缺頁至

13、今頁面的訪問次數(shù)；缺頁時選訪問位值最小的淘汰，而后全部清零。缺頁時選訪問位值最小的淘汰，而后全部清零。最近未用頁面淘汰算法最近未用頁面淘汰算法周期性對所有訪問位置周期性對所有訪問位置0（未訪），一個周期內(nèi)被訪問，（未訪），一個周期內(nèi)被訪問，置置1；缺頁時，再訪問位為；缺頁時，再訪問位為0的頁面中選擇淘汰。的頁面中選擇淘汰。174）理想型淘汰算法：）理想型淘汰算法：原理：原理：欲知進程訪問頁的順序，把當前頁后不欲知進程訪問頁的順序，把當前頁后不再出現(xiàn)的頁或離當前頁最遠的頁（最長時間再出現(xiàn)的頁或離當前頁最遠的頁（最長時間不訪問）淘汰。不訪問）淘汰。特點：特點：無法實現(xiàn)，僅作為比較、評價其它算法無法

14、實現(xiàn)，僅作為比較、評價其它算法的一個標準。的一個標準。185、動態(tài)頁式管理優(yōu)缺點、動態(tài)頁式管理優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點：1）“擴充擴充”內(nèi)存，作業(yè)不需全裝入，有效利用內(nèi)存，提高內(nèi)存，作業(yè)不需全裝入，有效利用內(nèi)存，提高并發(fā)程度；并發(fā)程度；2）便于共享公共信息：通過頁表連接；）便于共享公共信息：通過頁表連接；3）基本解決碎片問題。）基本解決碎片問題。缺點：缺點：1）地址變換、缺頁中斷機構需要軟硬件的支持，開銷大；）地址變換、缺頁中斷機構需要軟硬件的支持，開銷大；2）置換算法不當容易產(chǎn)生）置換算法不當容易產(chǎn)生“抖動抖動”現(xiàn)象；現(xiàn)象；3）仍存在頁內(nèi)碎片。）仍存在頁內(nèi)碎片。19頁式管理評價頁式管理評價1、解決外

15、碎片，出現(xiàn)少量內(nèi)碎片；、解決外碎片，出現(xiàn)少量內(nèi)碎片；2、動態(tài)頁式管理擴充了內(nèi)存；、動態(tài)頁式管理擴充了內(nèi)存；3、開銷大，以時間換取空間。、開銷大，以時間換取空間。頁式管理的局限頁式管理的局限 數(shù)據(jù)的動態(tài)變化？數(shù)據(jù)的動態(tài)變化？ 編譯鏈接的方便？編譯鏈接的方便？ 程序或數(shù)據(jù)的共享？程序或數(shù)據(jù)的共享？ 邏輯空間的限制？邏輯空間的限制？20215.5 段式管理與段頁式管理段式管理與段頁式管理（一）段式管理（一）段式管理一、基本原理一、基本原理1、引入、引入分區(qū)和分頁管理分區(qū)和分頁管理 ： 一維線性空間，空間不連續(xù)，邏輯關系連續(xù)；一維線性空間，空間不連續(xù)，邏輯關系連續(xù)； 難于共享公共子程序和數(shù)據(jù)。難于共享

16、公共子程序和數(shù)據(jù)。考慮把邏輯功能上獨立的程序和數(shù)據(jù)自成一段存儲?？紤]把邏輯功能上獨立的程序和數(shù)據(jù)自成一段存儲。222、原理、原理把邏輯上獨立的信息定義為一段，每段有段名、段把邏輯上獨立的信息定義為一段，每段有段名、段號，段內(nèi)從號，段內(nèi)從0開始編址，形成一維線性空間，段長不固開始編址，形成一維線性空間，段長不固定；定；每個作業(yè)由若干段構成，地址空間是二維的：每個作業(yè)由若干段構成，地址空間是二維的：段號段號S段內(nèi)地址段內(nèi)地址W233、分段與分頁的區(qū)別、分段與分頁的區(qū)別分分 頁頁分分 段段“頁頁”是信息的物理單位，是信息的物理單位，大小固定。大小固定?！岸味巍笔切畔⒌倪壿媶挝?，是信息的邏輯單位，長度

17、不定。長度不定。分頁對用戶不透明，主要針分頁對用戶不透明，主要針對內(nèi)存管理。對內(nèi)存管理。分段用戶可見，便于信息的分段用戶可見，便于信息的共享。共享。一維線性地址空間，頁間邏一維線性地址空間，頁間邏輯地址連續(xù)。輯地址連續(xù)。二維線性地址空間，段間邏二維線性地址空間，段間邏輯地址不連續(xù)，段內(nèi)連續(xù)。輯地址不連續(xù)，段內(nèi)連續(xù)。24二、段式管理的實現(xiàn)二、段式管理的實現(xiàn)1、數(shù)據(jù)結構：、數(shù)據(jù)結構：1）段表：段表： （每個作業(yè)一個）（每個作業(yè)一個）記錄作業(yè)中每段的基本情況。記錄作業(yè)中每段的基本情況。2）內(nèi)存分配表：內(nèi)存分配表： （系統(tǒng)一張）（系統(tǒng)一張）記錄內(nèi)存空閑區(qū)的情況。記錄內(nèi)存空閑區(qū)的情況。空閑區(qū)表、空閑區(qū)鏈

18、空閑區(qū)表、空閑區(qū)鏈3）作業(yè)表：作業(yè)表： （系統(tǒng)一張）（系統(tǒng)一張）記錄每個作業(yè)的段表起始地址和長度。記錄每個作業(yè)的段表起始地址和長度。段號段號始址始址 長度長度 存取方式存取方式 內(nèi)內(nèi)/外存外存 訪問位訪問位修改位修改位25262、分配與回收、分配與回收訪問段在內(nèi)存？訪問段在內(nèi)存？缺段中斷缺段中斷有無空閑區(qū)裝該段？有無空閑區(qū)裝該段？選一段選一段/幾段淘汰到外存幾段淘汰到外存調(diào)入該段調(diào)入該段地址變換地址變換NNYY回收：回收：修改該段表項修改該段表項回收區(qū)插入內(nèi)回收區(qū)插入內(nèi)存分配表存分配表27缺段中斷處理過程缺段中斷處理過程28相關算法相關算法空閑區(qū)分配算法：空閑區(qū)分配算法：1、最先適應算法最先適

19、應算法2、最佳適應算法、最佳適應算法3、最壞適應算法、最壞適應算法淘汰置換算法：淘汰置換算法：1、輪轉(zhuǎn)法輪轉(zhuǎn)法2、先進先出算法、先進先出算法3、最近最久未用段置換算法：、最近最久未用段置換算法： 最不經(jīng)常使用段淘汰算法最不經(jīng)常使用段淘汰算法 最近未用段淘汰算法最近未用段淘汰算法29算法比較算法比較碎片碎片大空閑區(qū)大空閑區(qū)搜索釋放速度搜索釋放速度最先適應法最先適應法低址多低址多有有快快（一般不排序）（一般不排序）循環(huán)首次適循環(huán)首次適應算法應算法分布均勻分布均勻無無最佳適應法最佳適應法 小碎片多小碎片多有有較慢較慢（鏈重排）（鏈重排）最壞適應法最壞適應法少少無無30地址變換地址變換313、地址變換

20、、地址變換 段表寄存器段表寄存器 段表長度段表長度 段表始址段表始址段號段號S 段內(nèi)地址段內(nèi)地址W 段式邏輯地址段式邏輯地址段號段號始址始址0S？K作作 業(yè)業(yè) 表表越界越界+內(nèi)存物理地址內(nèi)存物理地址+快表快表323、段的共享、段的共享1）一個副本，多個進程享用，節(jié)省存儲空間；）一個副本，多個進程享用，節(jié)省存儲空間；2）共享段的程序和數(shù)據(jù)不允許修改；）共享段的程序和數(shù)據(jù)不允許修改；3）對每個共享段設置共享進程計數(shù)）對每個共享段設置共享進程計數(shù)count：分配：第一個共享請求，將段調(diào)入內(nèi)存，分配：第一個共享請求，將段調(diào)入內(nèi)存， count加加1；其后的請求，；其后的請求，只需對只需對count加加

21、1。釋放：釋放： count減減1，當，當count=0時，可以被淘汰出內(nèi)存。時，可以被淘汰出內(nèi)存。334、段的保護、段的保護1）地址越界保護：）地址越界保護：每段設置段表寄存器，記錄該段始址和長度，每條每段設置段表寄存器，記錄該段始址和長度，每條指令執(zhí)行前判斷是否越界。指令執(zhí)行前判斷是否越界。2）存取方式控制保護：）存取方式控制保護：段表項中設段表項中設“存取方式存取方式”一項，規(guī)定進程訪問該段的權一項，規(guī)定進程訪問該段的權限：限：共享段：共享段：賦予共享該段的進程不同的權限；賦予共享該段的進程不同的權限；非共享段：非共享段：對過程段只調(diào)用，對數(shù)據(jù)段只讀或特定用戶寫。對過程段只調(diào)用，對數(shù)據(jù)段

22、只讀或特定用戶寫。34三、段式管理的優(yōu)缺點三、段式管理的優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點：1、便于程序的模塊化處理；、便于程序的模塊化處理；2、便于共享分段；、便于共享分段；3、實現(xiàn)了內(nèi)存的擴充。、實現(xiàn)了內(nèi)存的擴充。4、便于實現(xiàn)動態(tài)鏈接；、便于實現(xiàn)動態(tài)鏈接；5、段長可以動態(tài)增長，便于處理變化的數(shù)據(jù)結構；、段長可以動態(tài)增長，便于處理變化的數(shù)據(jù)結構；缺點：缺點：1、碎片較多，影響內(nèi)存利用率；、碎片較多，影響內(nèi)存利用率；2、分段段長受內(nèi)存可用空間的限制；、分段段長受內(nèi)存可用空間的限制；3、硬件支持多，開銷大；、硬件支持多，開銷大；4、采用拼接手段，增加難度；、采用拼接手段，增加難度；5、段長可以動態(tài)變化，對外存的管

23、理帶來難度。、段長可以動態(tài)變化，對外存的管理帶來難度。35（二）段頁式存儲管理（二）段頁式存儲管理一、基本原理：一、基本原理：1、引入：、引入：分頁管理分頁管理分段管理分段管理優(yōu)優(yōu)點點管理存儲空間上的優(yōu)點：管理存儲空間上的優(yōu)點：克服碎片，提高內(nèi)存利用率。克服碎片，提高內(nèi)存利用率。邏輯調(diào)用上的優(yōu)點邏輯調(diào)用上的優(yōu)點：反映邏輯結構，便于段的共享、反映邏輯結構，便于段的共享、動態(tài)增長和保護。動態(tài)增長和保護。缺缺點點難于共享：難于共享：共享某程序段時，需要進行共享某程序段時，需要進行多次頁間鏈接。多次頁間鏈接。內(nèi)存利用率不高：內(nèi)存利用率不高：段長受內(nèi)存空間限制，存在碎段長受內(nèi)存空間限制，存在碎片問題。片

24、問題。結結 分頁管理內(nèi)存分頁管理內(nèi)存合合 分段管理外存分段管理外存362、段頁式管理原理、段頁式管理原理把進程分為若干邏輯上獨立的段；（程序員可見）把進程分為若干邏輯上獨立的段；（程序員可見）每段分為若干頁，每段內(nèi)容可以分頁存儲；（系統(tǒng)自動完成）每段分為若干頁，每段內(nèi)容可以分頁存儲；（系統(tǒng)自動完成）內(nèi)存分為大小相同的頁面，存儲某段的某頁；內(nèi)存分為大小相同的頁面，存儲某段的某頁；段號段號S段內(nèi)頁號段內(nèi)頁號P頁內(nèi)偏址頁內(nèi)偏址d0 7 8 11 12 23段內(nèi)偏址段內(nèi)偏址WP = W/頁長頁長 d = W mod 頁長頁長37二、段頁式管理的實現(xiàn)二、段頁式管理的實現(xiàn)1、數(shù)據(jù)結構：、數(shù)據(jù)結構：1）作業(yè)

25、表：作業(yè)表：系統(tǒng)一張系統(tǒng)一張2）段表：段表：作業(yè)一張作業(yè)一張3）頁表：頁表：每段一張每段一張4）空閑頁面表：空閑頁面表：位示圖位示圖/空閑頁面鏈空閑頁面鏈段號段號頁表始址頁表始址頁表長度頁表長度其它其它頁號頁號頁面號頁面號內(nèi)內(nèi)/外存外存訪問位訪問位修改位修改位外存始址外存始址38段表始址段表始址 段表長度段表長度 作業(yè)表作業(yè)表段表寄存器段表寄存器段段號號其其它它頁表頁表長度長度頁表頁表始址始址0410241210282310300段頁表段頁表0 101 112 173 141段頁表段頁表2段頁表段頁表0 121 180 191 212 23102410271028102910301032101

26、1121314151617181920212223段段 表表392、動態(tài)訪問、分配、調(diào)入：、動態(tài)訪問、分配、調(diào)入：403、地址變換、地址變換 作業(yè)表作業(yè)表 段表寄存器段表寄存器 段段號號頁表頁表始址始址S始址始址+SPd邏邏 輯輯 地地 址址段表始址段表始址段表長度段表長度段表段表頁頁號號頁面頁面號號P頁面頁面號號P內(nèi)存物理地址內(nèi)存物理地址*頁長頁長頁表頁表快表快表41三、段頁式管理的優(yōu)缺點三、段頁式管理的優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點：具有請求頁式和分段管理的全部優(yōu)點。具有請求頁式和分段管理的全部優(yōu)點。內(nèi)存利用率、擴充程度、便于共享、模塊化。內(nèi)存利用率、擴充程度、便于共享、模塊化。缺點：缺點：軟硬件開銷大

27、：缺段中斷、缺頁中斷、地址變換軟硬件開銷大：缺段中斷、缺頁中斷、地址變換管理表格占據(jù)存儲空間大：段表、頁表管理表格占據(jù)存儲空間大：段表、頁表42各存儲管理方法的比較各存儲管理方法的比較1、內(nèi)存利用率、內(nèi)存利用率 碎片多少？非連續(xù)存放？部分裝入？碎片多少？非連續(xù)存放？部分裝入？2、內(nèi)存擴充、內(nèi)存擴充 全裝？全裝？3、信息共享、信息共享 方便？方便？4、軟硬件開銷、軟硬件開銷 大小？大?。?、虛擬地址空間、虛擬地址空間 一維？二維？一維？二維？6、數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)結構 哪些表格？哪些表格？435.6 局部性原理和抖動問題局部性原理和抖動問題局部性原理：局部性原理：在一段時間內(nèi)，在一段時間內(nèi)，CPU總

28、是集中地訪問程序中的某一部總是集中地訪問程序中的某一部分，而不是隨機地對程序所有部分具有平均訪問概率。分，而不是隨機地對程序所有部分具有平均訪問概率。內(nèi)存大小與內(nèi)外內(nèi)存大小與內(nèi)外存交換頻率關系存交換頻率關系抖動：抖動：內(nèi)外存頻繁交換造成內(nèi)外存頻繁交換造成輸入輸出處理時間增輸入輸出處理時間增加，使系統(tǒng)性能大大加，使系統(tǒng)性能大大下降。下降。44解決抖動問題的辦法解決抖動問題的辦法1、擴大工作集：不讓缺頁進程換出。、擴大工作集：不讓缺頁進程換出。2、選擇適合的淘汰算法。、選擇適合的淘汰算法。45存儲管理總結存儲管理總結分區(qū)分區(qū)分頁分頁分段分段段頁段頁靜態(tài)靜態(tài)動態(tài)動態(tài)靜態(tài)靜態(tài)動態(tài)動態(tài)碎片問題碎片問題非

29、連續(xù)存放非連續(xù)存放全部裝入全部裝入內(nèi)存利用率內(nèi)存利用率擴充內(nèi)存擴充內(nèi)存方便共享方便共享461、P139：5.132、對訪問串：、對訪問串：1、2、3、4、1、2、3、5、1、2、3、4、5指出在駐留集大小分別為指出在駐留集大小分別為3和和4時，使用時，使用FIFO、LRU替換算法和理想淘汰算法的缺頁次數(shù)。替換算法和理想淘汰算法的缺頁次數(shù)。作作 業(yè)業(yè) 二二473、某虛存的用戶編程空間為、某虛存的用戶編程空間為32頁，每頁長頁，每頁長1KB，內(nèi)，內(nèi)存容量存容量16KB。若某時刻該用戶已調(diào)入內(nèi)存的頁的虛頁號與。若某時刻該用戶已調(diào)入內(nèi)存的頁的虛頁號與物理頁面號對照表如下表所示。物理頁面號對照表如下表所

30、示。求出虛地址求出虛地址0A8C(H）、）、18C5(H)相對應的物理單元相對應的物理單元地址，若不在內(nèi)存，則表明地址，若不在內(nèi)存，則表明“無法得地址無法得地址”。（注：。（注：H表示表示16進制，結果也用進制，結果也用16進制表示）進制表示）虛頁號虛頁號物理頁面物理頁面081724310486.6、UNIX存儲管理存儲管理一、空間的劃分：一、空間的劃分： （VAX-11）虛擬空間劃分為虛擬空間劃分為4個功能區(qū)，虛存尋址范圍：個功能區(qū)，虛存尋址范圍：0 232 - 1 。P0（程序區(qū)）（程序區(qū)）P1（控制區(qū)）（控制區(qū)）核心區(qū)核心區(qū)保留區(qū)保留區(qū)進程空間進程空間系統(tǒng)空間系統(tǒng)空間0230231231

31、 + 230232虛擬存儲器虛擬存儲器512字節(jié)一頁，共字節(jié)一頁，共223 - 1 頁。頁。物理存儲器物理存儲器512字節(jié)一個頁面，共字節(jié)一個頁面，共221 - 1 個頁面。個頁面。每個區(qū)有各自頁表。每個區(qū)有各自頁表。頁表的長度和起始地址記錄在長度寄存器和基址寄存器中。頁表的長度和起始地址記錄在長度寄存器和基址寄存器中。0001101149地址結構地址結構虛頁號虛頁號頁內(nèi)偏移量頁內(nèi)偏移量分分 區(qū)區(qū)頁面號頁面號頁內(nèi)偏移量頁內(nèi)偏移量內(nèi)存內(nèi)存外存外存存取存取權限權限修改修改位位訪問位訪問位年齡位年齡位物理物理頁面號頁面號虛擬地址：虛擬地址：內(nèi)存地址：內(nèi)存地址：頁表項組成：頁表項組成：31 9 8 0

32、31 30 9 8 031 30 27 26 25 21 20 050核心區(qū)核心區(qū)虛址空間虛址空間與與內(nèi)存空間內(nèi)存空間的對應關系的對應關系核心正文段核心正文段數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段核心頁表核心頁表內(nèi)存位示圖頁表內(nèi)存位示圖頁表0#進程頁表進程頁表其他專用區(qū)頁表其他專用區(qū)頁表諸進程頁表諸進程頁表核心正文段核心正文段數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段核心頁表核心頁表和和進程頁表進程頁表內(nèi)存位示圖內(nèi)存位示圖0#進程頁表進程頁表0#進程堆棧進程堆棧進程可用物理空間進程可用物理空間I/O專用區(qū)專用區(qū)023151內(nèi)存中核心頁表和進程頁表的關系內(nèi)存中核心頁表和進程頁表的關系52二、內(nèi)存的分配和釋放二、內(nèi)存的分配和釋放1、進程頁表的分配：、進程頁表的分配：特點：特點：連續(xù)存放，變化少。連續(xù)存放，變化少。方式：方式：最先適應算法（地址由低到高）最先適應算法（地址由低到高）實施：實施：sptalloc - malloc，sptfree - mfree532、P0和和P1區(qū)的分配區(qū)的分配memall和釋放和釋放memfree ：位示圖記錄頁面的分配回收情況，大小由內(nèi)存大小和頁面位示圖記錄頁面的分配回收情況，大小由內(nèi)存大小和頁面長