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文檔簡(jiǎn)介
1、學(xué)習(xí)目標(biāo),掌握請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理和方法; 理解請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中的內(nèi)存分配策略和分配算法; 掌握主要頁(yè)面置換算法;,4.6 請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式,請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理的基本思想 請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式是在基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式的基礎(chǔ)上而形成的一種常用的虛擬存儲(chǔ)管理技術(shù); 基本思想:在進(jìn)程開(kāi)始運(yùn)行之前,僅裝入當(dāng)前要執(zhí)行的部分頁(yè)面即可運(yùn)行;在執(zhí)行過(guò)程中,可使用請(qǐng)求調(diào)入中斷動(dòng)態(tài)裝入要訪問(wèn)但又不在內(nèi)存的頁(yè)面;當(dāng)內(nèi)存空間已滿而又需要裝入新的頁(yè)面時(shí),將根據(jù)置換功能適當(dāng)換出某個(gè)頁(yè)面,以便騰出空間而裝入新的頁(yè)面。,4.6 請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式,請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理的基本思想 為了實(shí)現(xiàn)頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器,系統(tǒng)需要
2、解決下面三個(gè)問(wèn)題: 系統(tǒng)如何感知進(jìn)程當(dāng)前所需頁(yè)面不在主存(頁(yè)表機(jī)制); 當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺頁(yè)時(shí),如何把所缺頁(yè)面調(diào)入主存(缺頁(yè)中斷機(jī)構(gòu)); 在置換頁(yè)面時(shí),根據(jù)什么策略選擇欲淘汰的頁(yè)面(置換算法)。,4.6.1 請(qǐng)求分頁(yè)的硬件支持,狀態(tài)位(中斷位):標(biāo)識(shí)該頁(yè)是否在內(nèi)存(0或1); 訪問(wèn)位:標(biāo)識(shí)該頁(yè)面的近來(lái)的訪問(wèn)次數(shù)或時(shí)間(換出); 修改位:標(biāo)識(shí)此頁(yè)是否在內(nèi)存中被修改過(guò); 外存地址:記錄該頁(yè)面在外存上的地址,即物理塊號(hào)。,1、頁(yè)表機(jī)制,程序在執(zhí)行時(shí),首先檢查頁(yè)表,當(dāng)狀態(tài)位指示該頁(yè)不在主存時(shí),則引起一個(gè)缺頁(yè)中斷發(fā)生,其中斷處理程序負(fù)責(zé)調(diào)入新頁(yè)面,中斷過(guò)程為: 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)(CPU環(huán)境); 中斷處理(中斷處理程序裝入
3、頁(yè)面); 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng),返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。,缺頁(yè)中斷機(jī)構(gòu),缺頁(yè)中斷與一般中斷的不同點(diǎn): 一般中斷是一條指令完成后檢查是否有中斷;缺頁(yè)中斷是在指令執(zhí)行期間產(chǎn)生和處理中斷; 一條指令執(zhí)行時(shí)可能產(chǎn)生多個(gè)缺頁(yè)中斷。例如,指令copy A to B,將可能產(chǎn)生6次缺頁(yè)中斷,下頁(yè)圖示。,缺頁(yè)中斷機(jī)構(gòu),指令引發(fā)的連續(xù)中斷示意圖,3. 地址變換機(jī)構(gòu),請(qǐng)求分頁(yè)中的地址變換過(guò)程,請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)是在基本分頁(yè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加進(jìn)了缺頁(yè)中斷和置換功能而形成的。地址變換過(guò)程如右圖所示。,4.6.2 內(nèi)存分配策略和分配算法,在請(qǐng)求分頁(yè)虛擬存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中,內(nèi)存分配要解決三個(gè)問(wèn)題:最小物理塊數(shù)的確定、物理塊的分配策略和物理塊的分配算法
4、 1. 最小物理塊數(shù)的確定,最小物理塊數(shù)是指能保證進(jìn)程正常運(yùn)行所需的最小物理塊數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)為進(jìn)程分配的物理塊數(shù)少于此值時(shí),進(jìn)程將無(wú)法運(yùn)行。 進(jìn)程應(yīng)獲得的最少物理塊數(shù)與計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)有關(guān),取決于指令的格式、功能和尋址方式。例如:對(duì)于某些簡(jiǎn)單的機(jī)器,若是單地址指令且采用直接尋址方式,則所需的最少物理塊數(shù)為2(一塊用于存放指令的頁(yè)面,一塊用于存放數(shù)據(jù)的頁(yè)面);如果該機(jī)器允許間接尋址時(shí),則至少要求有三個(gè)物理塊。等等。,2. 物理塊的分配策略,在請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中,可采取兩種內(nèi)存分配策略:固定分配和可變分配。在進(jìn)行置換時(shí),也可采取兩種策略:全局置換和局部置換。于是可組合出以下三種適用的策略。 固定分配局部置
5、換:分配固定數(shù)目的物理塊,運(yùn)行期間不變,若缺頁(yè),則從該進(jìn)程內(nèi)選擇一頁(yè)置換。 可變分配全局置換:給進(jìn)程分配一定數(shù)目的物理塊,系統(tǒng)再保留一些空閑物理塊成隊(duì),缺頁(yè)進(jìn)程從中取出分之,分完后全局選頁(yè)置換。 可變分配局部置換:分一些,保留一些,按照換入和換出頻率在追加空閑物理塊。,3. 物理塊分配算法,1)平均分配算法:將系統(tǒng)中所有可供分配的物理塊,平均分配給各個(gè)進(jìn)程。 例如,當(dāng)系統(tǒng)中有100個(gè)物理塊,有5個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行時(shí),每個(gè)進(jìn)程可分得20個(gè)物理塊。 算法缺陷:內(nèi)存資源利用率不高。沒(méi)有考慮進(jìn)程的大小,盲目分配。如有一個(gè)進(jìn)程其大小為200頁(yè),只分配給它20個(gè)塊,這樣,它必然會(huì)有很高的缺頁(yè)率;而另一個(gè)進(jìn)程只有
6、10頁(yè),卻有10個(gè)物理塊閑置未用。,2)按比例分配算法:根據(jù)進(jìn)程的大小按比例分配物理塊的算法。 如果系統(tǒng)中共有n個(gè)進(jìn)程,每個(gè)進(jìn)程的頁(yè)面數(shù)為Si,則系統(tǒng)中各進(jìn)程頁(yè)面數(shù)的總和為: 若系統(tǒng)中可用的物理塊總數(shù)為m,則每個(gè)進(jìn)程所能分到的物理塊數(shù)為bi,將有: b應(yīng)該取整,它必須大于最小物理塊數(shù)。,3)考慮優(yōu)先權(quán)的分配算法:按照進(jìn)程的重要性和緊迫性為進(jìn)程分配內(nèi)存空間(物理塊數(shù))。 具體方法是把內(nèi)存中可供分配的所有物理塊分成兩部分:一部分按比例地分配給各進(jìn)程;另一部分則根據(jù)各進(jìn)程的優(yōu)先權(quán),適當(dāng)給優(yōu)先權(quán)高的進(jìn)程增加物理塊。在有的系統(tǒng)中,如重要的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng),則可能是完全按優(yōu)先權(quán)來(lái)為各進(jìn)程分配其物理塊的。,4.
7、6.3 調(diào)頁(yè)策略,1. 何時(shí)調(diào)入頁(yè)面,預(yù)調(diào)頁(yè)策略: 將預(yù)測(cè)要執(zhí)行的頁(yè)面提前調(diào)入內(nèi)存,但往往效果不佳。主要用于進(jìn)程首次調(diào)入時(shí),由程序員確定調(diào)入部分頁(yè)。 2) 請(qǐng)求調(diào)頁(yè)策略 : 在執(zhí)行過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)缺頁(yè)則產(chǎn)生缺頁(yè)中斷調(diào)入一頁(yè),會(huì)增加磁盤(pán)I/O次數(shù),2. 從何處調(diào)入頁(yè)面,在請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中的外存分為兩部分:用于存放文件的文件區(qū)和用于存放對(duì)換頁(yè)面的對(duì)換區(qū)。由于對(duì)換區(qū)是采用連續(xù)分配方式,而文件是采用離散分配方式,故對(duì)換區(qū)的磁盤(pán)I/O速度比文件區(qū)的高。每當(dāng)發(fā)生缺頁(yè)請(qǐng)求時(shí),系統(tǒng)應(yīng)從何處將缺頁(yè)調(diào)入內(nèi)存,可分成如下三種情況: 1) 全部從對(duì)換區(qū)調(diào)入:系統(tǒng)擁有足夠的對(duì)換區(qū)空間,這時(shí)可以全部從對(duì)換區(qū)調(diào)入所需頁(yè)面,以提高
8、調(diào)頁(yè)速度。為此,在進(jìn)程運(yùn)行前,便須將與該進(jìn)程有關(guān)的文件,從文件區(qū)拷貝到對(duì)換區(qū)。,2)未被修改頁(yè)面,從文件區(qū)調(diào)入(不用換出);被修改的頁(yè)面,換入換出須到對(duì)換區(qū)。系統(tǒng)缺少足夠的對(duì)換區(qū)空間時(shí),采用這種方法。 3) UNIX方式:凡未運(yùn)行過(guò)的頁(yè)面,都應(yīng)從文件區(qū)調(diào)入;而對(duì)于曾經(jīng)運(yùn)行過(guò)但又被換出的頁(yè)面,應(yīng)從對(duì)換區(qū)調(diào)入。,3. 頁(yè)面調(diào)入過(guò)程 1)每當(dāng)程序所要訪問(wèn)的頁(yè)面未在內(nèi)存時(shí),便向CPU發(fā)出一缺頁(yè)中斷; 2)中斷處理程序首先保留CPU環(huán)境,分析中斷原因后, 轉(zhuǎn)入缺頁(yè)中斷處理程序; 3)缺頁(yè)中斷處理程序通過(guò)查找頁(yè)表,得到該頁(yè)在外存的物理塊后,若內(nèi)存有空閑塊,則啟動(dòng)磁盤(pán)I/O將所缺之頁(yè)調(diào)入內(nèi)存,然后修改頁(yè)表。
9、否則,執(zhí)行4); 4)如果內(nèi)存已滿,則須先按照某種置換算法從內(nèi)存中選出一頁(yè)換出;然后再把所缺的頁(yè)調(diào)入內(nèi)存,并修改頁(yè)表中的相應(yīng)表項(xiàng),并寫(xiě)入快表。 5)在缺頁(yè)調(diào)入內(nèi)存后,利用修改后的頁(yè)表,去形成所要訪問(wèn)數(shù)據(jù)的物理地址,再去訪問(wèn)內(nèi)存數(shù)據(jù)。,作業(yè)4-4,P143 16、18、19,4.7 頁(yè)面置換算法(重點(diǎn)),解決問(wèn)題:需要調(diào)入頁(yè)面時(shí),內(nèi)存沒(méi)有空閑空間,選擇內(nèi)存中哪個(gè)物理頁(yè)面被置換(稱(chēng)為replacement policy)。 置換算法:把選擇換出頁(yè)面的算法稱(chēng)為頁(yè)面置換算法。 算法目標(biāo):把未來(lái)不再訪問(wèn)或較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不再訪問(wèn)的頁(yè)面調(diào)出,使得頁(yè)面的更換具有較低換出換入頻率。 假定:不適一般性,按照固定分配、
10、局部置換策略討論進(jìn)程的頁(yè)面置換算法。,1. 最佳算法(OPT, optimal),基本思想:選擇“以后永不再使用的”或“在最長(zhǎng)未來(lái)時(shí)間內(nèi)不再被訪問(wèn)的”頁(yè)面被置換。 算法評(píng)價(jià):具有最低的置換率,但這是一種理想算法,因?yàn)閷?shí)際進(jìn)程執(zhí)行中無(wú)法預(yù)知換出的頁(yè)面,因而不能實(shí)現(xiàn)。 用途:通常使用這種算法作為衡量其它算法性能的評(píng)價(jià)依據(jù)。,最佳算法舉例:假定系統(tǒng)為某進(jìn)程分配了三個(gè)物理塊,且進(jìn)程頁(yè)面的引用串(即頁(yè)面的訪問(wèn)序列): 7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1 試用最佳置換算法討論該進(jìn)程的頁(yè)面置換過(guò)程。 分析:進(jìn)程運(yùn)行時(shí),先將7,0,1三個(gè)頁(yè)面裝入內(nèi)存便投入運(yùn)行,其后
11、,當(dāng)進(jìn)程要訪問(wèn)頁(yè)面2時(shí),將會(huì)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷,此時(shí)OS根據(jù)最佳置換算法,將選擇頁(yè)面7予以淘汰; 。整個(gè)置換過(guò)程見(jiàn)下頁(yè)圖示。,最佳頁(yè)面置換算法置換圖,置換頁(yè)面6次,2. 先進(jìn)先出置換算法(FIFO),基本思想:選擇進(jìn)入內(nèi)存最早的頁(yè)面被置換。 算法評(píng)價(jià):該算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,但性能較差。較早調(diào)入的頁(yè)往往是經(jīng)常被訪問(wèn)的頁(yè),這些頁(yè)在FIFO算法下被反復(fù)調(diào)入和調(diào)出,容易產(chǎn)生抖動(dòng)。并且可能有Belady現(xiàn)象發(fā)生。 抖動(dòng)/顛簸:剛被淘汰的頁(yè)面馬上又要訪問(wèn),因而又要把它調(diào)入,即調(diào)入和調(diào)出頻繁發(fā)生。抖動(dòng)發(fā)生將嚴(yán)重降低系統(tǒng)的處理效率。 舉例:試用FIFO置換算法,討論上例進(jìn)程執(zhí)行期間的頁(yè)面置換過(guò)程。,利用FIFO置換算法時(shí)
12、的頁(yè)面置換圖,置換頁(yè)面12次,Belady現(xiàn)象及其舉例,Belady現(xiàn)象:當(dāng)一個(gè)進(jìn)程需要的頁(yè)面不能全部分配時(shí),盡管可能差一頁(yè),將有可能導(dǎo)致進(jìn)程執(zhí)行過(guò)程中調(diào)入和調(diào)出頻繁發(fā)生,影響系統(tǒng)效率。 舉例:假設(shè)某進(jìn)程P有5頁(yè),且訪問(wèn)頁(yè)的順序?yàn)椋?1, 2, 3, 4, 1, 2, 5, 1, 2, 3, 4, 5;如果該進(jìn)程固定分配3個(gè)物理塊,則缺頁(yè)情況如下:12次訪問(wèn)中有缺頁(yè)9次;,如果在內(nèi)存中分配4個(gè)頁(yè)面,則缺頁(yè)情況如下:12次訪問(wèn)中有缺頁(yè)10次;,思考:為什么FIFO算法會(huì)出現(xiàn)Belady現(xiàn)象?,FIFO算法的置換特征與進(jìn)程訪問(wèn)內(nèi)存的動(dòng)態(tài)特征是矛盾的,即被置換的頁(yè)面并不是進(jìn)程不會(huì)訪問(wèn)的,3. 最近最
13、久未使用算法(LRU, Least Recently Used),基本思想:選擇最近最久未使用的頁(yè)面予以淘汰。因無(wú)法預(yù)測(cè)將來(lái),所以用“最近的過(guò)去”作為“最近的將來(lái)”的近似,即如果某頁(yè)被訪問(wèn)了,則它可能馬上還要被訪問(wèn)。 算法評(píng)價(jià):這是局部性原理的合理近似,性能接近最佳算法。但需要記錄頁(yè)面的最近使用時(shí)間,硬件開(kāi)銷(xiāo)太大。,舉例分析:對(duì)以前用例進(jìn)程進(jìn)行LRU置換算法進(jìn)行分析,置換頁(yè)面次數(shù)=9,LRU置換算法的硬件支持,1) 寄存器:為了記錄某進(jìn)程在內(nèi)存中各頁(yè)的使用情況,須為每個(gè)在內(nèi)存中的頁(yè)面配置一個(gè)移位寄存器,可表示為:,R=Rn-1Rn-2Rn-3 R2R1R0,移位寄存器記時(shí)功能:每當(dāng)某頁(yè)面被訪問(wèn)
14、時(shí),將其寄存器的Rn-1位置為1,隨后每隔一定時(shí)周期(如100m s)右移一位。如果置換頁(yè)面時(shí),若某頁(yè)面的移位寄存器的值最小,則即為最近最久的頁(yè)面。,下圖為一進(jìn)程具有8個(gè)頁(yè)面時(shí)的LRU訪問(wèn)情況,當(dāng)前最近最久未使用頁(yè)面為哪一頁(yè) ?(3),2)棧:用一特殊棧保存當(dāng)前進(jìn)程內(nèi)存中的所有頁(yè)號(hào),在運(yùn)行過(guò)程中每當(dāng)訪問(wèn)哪一頁(yè)面,則從棧中移出并壓入棧頂。從而,當(dāng)置換頁(yè)面時(shí),則棧底頁(yè)號(hào)對(duì)應(yīng)頁(yè)面為L(zhǎng)RU算法選擇頁(yè)面。,舉例:某進(jìn)程運(yùn)行過(guò)程中訪問(wèn)的頁(yè)面序列和使用棧實(shí)現(xiàn)的LRU置換算法如下圖(進(jìn)程分配5個(gè)物理塊)。,OPT、LRU和FIFO置換算法舉例比較分析:某進(jìn)程在內(nèi)存中分配三個(gè)頁(yè)面,初始為空,頁(yè)面訪問(wèn)序列為4,3
15、,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5。,缺頁(yè)中斷7次,缺頁(yè)率=7/12*100%=58.3%,缺頁(yè)中斷9次,缺頁(yè)率=9/12 * 100%=75%,缺頁(yè)中斷10次,缺頁(yè)率=10/12 * 100%=83.3%,補(bǔ)充作業(yè):在上例中,如果分配4個(gè)內(nèi)存頁(yè)面(塊)時(shí),計(jì)算三種算法的缺頁(yè)次數(shù)和缺頁(yè)率,并判斷有無(wú)Belady現(xiàn)象發(fā)生?,4.7.3 Clock置換算法(LRU近似算法),要完全實(shí)現(xiàn)LRU算法是一件十分困難的事情。因?yàn)橐页鲎罱罹梦幢皇褂玫捻?yè)面的話,就必須對(duì)每一個(gè)頁(yè)面都設(shè)置有關(guān)的訪問(wèn)記錄項(xiàng),而且每一次訪問(wèn)都必須更新這些記錄。這要花費(fèi)巨大的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)(硬件開(kāi)銷(xiāo)和時(shí)間開(kāi)銷(xiāo))。因此,在實(shí)際系統(tǒng)中
16、往往使用LRU的近似算法,包括NRU和LFU算法。,1、簡(jiǎn)單Clock置換算法NRU算法,NRU(Not Recently Used):最近沒(méi)有使用頁(yè)面淘汰算法 該算法只要在頁(yè)表中增設(shè)一個(gè)訪問(wèn)位,并將內(nèi)存中所有頁(yè)面(物理塊)鏈接成一個(gè)循環(huán)隊(duì)列。每當(dāng)頁(yè)面被訪問(wèn)時(shí),其訪問(wèn)位置為1。 當(dāng)需要置換頁(yè)面時(shí),從當(dāng)前指針(替換指針)開(kāi)始查找一訪問(wèn)位為0的頁(yè)面(近期未被使用)被置換;查找過(guò)程若遇到訪問(wèn)位為1的頁(yè)面,則復(fù)位為0,但暫不置換。若查找一輪后,沒(méi)有訪問(wèn)位為0者,開(kāi)始下一輪必有訪問(wèn)位為0的頁(yè)面。,簡(jiǎn)單的Clock置換算法流程圖,2. 改進(jìn)型Clock置換算法,算法思想:在頁(yè)面中再增加以修改字段,記錄頁(yè)面
17、在一段時(shí)間內(nèi)是否被修改過(guò)。由訪問(wèn)位A和修改位M可以組合成下面四種類(lèi)型的頁(yè)面: 1類(lèi)(A=0, M=0): 表示最近既未被訪問(wèn),又未被修改,是最佳淘汰頁(yè); 2類(lèi)(A=0, M=1):表示最近未被訪問(wèn),但已被修改,不是很好的淘汰頁(yè); 3類(lèi)(A=1, M=0):最近已被訪問(wèn),但未被修改,該頁(yè)有可能再被訪問(wèn); 4類(lèi)(A=1, M=1):最近已被訪問(wèn)且被修改, 該頁(yè)可能再被訪問(wèn)。,其執(zhí)行過(guò)程可分成以下三步: 從指針?biāo)甘镜漠?dāng)前位置開(kāi)始,掃描循環(huán)隊(duì)列,尋找A=0且M=0的第一類(lèi)頁(yè)面,將所遇到的第一個(gè)頁(yè)面作為所選中的淘汰頁(yè)。 如果第一步失敗,即查找一輪后未遇到第一類(lèi)頁(yè)面,則開(kāi)始第二輪掃描,尋找A=0且M=1
18、的第二類(lèi)頁(yè)面,將所遇到的第一個(gè)這類(lèi)頁(yè)面作為淘汰頁(yè)。在第二輪掃描期間,將所有掃描過(guò)的頁(yè)面的訪問(wèn)位都置0。 如果第二步也失敗,重復(fù)第一步,如果仍失敗,再重復(fù)第二步,此時(shí)就一定能找到被淘汰的頁(yè)。,4.7.4 其它置換算法,最少使用(LFU: Least Frequently Used)置換算法: 基本思想:該算法在需要淘汰某一頁(yè)時(shí),首先淘汰最近一段時(shí)間被訪問(wèn)次數(shù)最少的那一頁(yè)。為此,系統(tǒng)必須為每一頁(yè)增設(shè)一個(gè)訪問(wèn)次數(shù)計(jì)數(shù)器。每當(dāng)該頁(yè)被訪問(wèn)時(shí),訪問(wèn)計(jì)數(shù)器加1,而發(fā)生一次缺頁(yè)中斷時(shí),則淘汰計(jì)數(shù)值最小的那一頁(yè),并將所有的計(jì)數(shù)器清零。在實(shí)際應(yīng)用中,與LRU算法類(lèi)似,為每個(gè)頁(yè)面設(shè)置一個(gè)移位寄存器,記錄頁(yè)面在一段時(shí)
19、間內(nèi)被訪問(wèn)的大約次數(shù)。 2. 頁(yè)面緩沖算法(PBA: Page Buffering Algorithm) (自學(xué)),作業(yè)4-5,習(xí)題1:假設(shè)系統(tǒng)采用固定分配局部置換策略,若某進(jìn)程在內(nèi)存中分配三個(gè)物理塊(最多調(diào)入3個(gè)頁(yè)面),且初始為空;進(jìn)程頁(yè)面的訪問(wèn)序列為:4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5。 若進(jìn)程執(zhí)行分別采用OPT、LRU、FIFO、LFU置換算法調(diào)入和置換頁(yè)面,則分別繪制各置換算法在進(jìn)程執(zhí)行過(guò)程中的頁(yè)面調(diào)入置換圖表,并計(jì)算各算法的缺頁(yè)率,比較各算法的優(yōu)劣。,4.8 請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式,4.8.1 請(qǐng)求分段中的硬件支持,1. 段表機(jī)制,請(qǐng)求分段虛擬存儲(chǔ)器是在基本分段存儲(chǔ)管理方式
20、的基礎(chǔ)上,增加了請(qǐng)求調(diào)段和分段置換功能而形成的。即允許運(yùn)行前裝入部分分段,然后開(kāi)始運(yùn)行,并在運(yùn)行過(guò)程中按需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)入,若調(diào)入時(shí)無(wú)內(nèi)存空間,則置換某一分段后而調(diào)入。,在段表項(xiàng)中,除了段名(號(hào))、段長(zhǎng)、段在內(nèi)存中的起始地址外,還增加了以下諸項(xiàng): 存取方式:標(biāo)識(shí)本段的讀寫(xiě)控制屬性; 訪問(wèn)字段A:記錄本段在一段時(shí)間內(nèi)被訪問(wèn)的頻率; 修改位M:記錄該段進(jìn)入內(nèi)存后是否被修改過(guò); 存在位P:標(biāo)識(shí)本段是否調(diào)入內(nèi)存,0為未調(diào)入,1為已調(diào)入; 增補(bǔ)位:標(biāo)識(shí)本段在運(yùn)行過(guò)程中是否做過(guò)動(dòng)態(tài)增長(zhǎng); 外存始址:記錄本段在外存的起始地址,即盤(pán)塊號(hào)。,2、缺段中斷機(jī)構(gòu) 執(zhí)行過(guò)程發(fā)現(xiàn)缺段,產(chǎn)生缺段中斷,由缺段中斷處理程序調(diào)入所缺
21、段,然后繼續(xù)執(zhí)行。無(wú)內(nèi)存空間時(shí)要置換段,圖 4-31 請(qǐng)求分段系統(tǒng)中的中斷處理過(guò)程,3. 地址變換機(jī)構(gòu) 在基本分段地址變換中增加了調(diào)段功能。變換過(guò)程流程如圖所示。,請(qǐng)求分段系統(tǒng)的地址變換過(guò)程,4.8.2 分段的共享與保護(hù),1. 共享段表:系統(tǒng)設(shè)置以共享段表,用于記錄所有共享段,且每一共享段在共享段表中都對(duì)應(yīng)一表項(xiàng);在共享段表中也記錄了共享某段的所有進(jìn)程信息。共享段表信息如下圖所示。,圖 4-33 共享段表項(xiàng),共享段表信息解釋,共享進(jìn)程計(jì)數(shù)器count:標(biāo)識(shí)當(dāng)前有多少個(gè)進(jìn)程在共享該段,非共享段只有一個(gè)進(jìn)程數(shù),共享段則多于一個(gè)進(jìn)程數(shù)。當(dāng)count=1釋放該段時(shí)系統(tǒng)才能回收。 存取控制字段:標(biāo)識(shí)進(jìn)程對(duì)共享段的存取權(quán)限; 段號(hào):標(biāo)識(shí)進(jìn)程共享該段所給予該段的段號(hào),即不同進(jìn)程可以使用不同段號(hào)。,2. 共享段的分配與回收,共享段的分配:當(dāng)?shù)谝粋€(gè)請(qǐng)求使用該共享段的進(jìn)程調(diào)入該段時(shí),由系統(tǒng)為該共享段分配一物理區(qū),再將其調(diào)入該區(qū),同時(shí)將該區(qū)的始址填入請(qǐng)求進(jìn)程的段表的相應(yīng)項(xiàng)中,還須在共享段表中增加一表項(xiàng),填寫(xiě)有關(guān)數(shù)據(jù),把count置為1;其后,當(dāng)又有其它進(jìn)程需要調(diào)用該共享
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