操作系统第11讲课件

操作系统概念

第十一讲 内存管理（3）OperatingSystemConceptionDavidfu回顾什么是页式管理，什么是段式管理？它们之间的区别？OperatingSystemConceptionDavidfu本课总体纲要静态与动态页面管理请求页面调度页面置换FIFO页面置换OPT页面置换LRU页面置换OperatingSystemConceptionDavidfu请求页面调度只有需要时，才将页面调入内存优点：减少执行I/O需要较少的内存较快的响应较多的用户页面调度过程：

有页面需求页面无效？引用无效，产生缺页中断执行页面将页面带到内存页面在内存终止进程是否否是OperatingSystemConceptionDavidfu虚页不在物理内存的情况每个页表条目都有一个有效－无效位（页面在内存中＝1，页面不在内存中＝0）初始化时所有的位都设置位0OperatingSystemConceptionDavidfu如何将虚页从外存调入内存OperatingSystemConceptionDavidfu页面置换－解决办法修改页错误处理程序来实现页置换通过修改位/脏位来降低额外开销页置换分开了逻辑内存与物理内存，使用小的物理内存可以为用户提供巨大的虚拟内存。OperatingSystemConceptionDavidfu页面置换－页处理程序查找所需页在磁盘上的位置查找一个空闲帧如果有空闲帧，就使用若没有空闲帧，就使用页置换算法选择一个淘汰帧将淘汰帧的内容写到磁盘上，更改页表和帧表将所需页读入空闲帧，改变页表和帧表重新启动进程OperatingSystemConceptionDavidfu请求页面调度的性能页错误(缺页)率p:0p1.0P=0,没有页面错误P=1,每个页面都产生页面错误有效访问时间(EAT)内存访问时间－ma EAT=(1–p)×ma +p×(页面置换时间)页面置换时间＝页面错误开销＋页面切换开销 ＋重启指令开销OperatingSystemConceptionDavidfu本课总体纲要静态与动态页面管理请求页面调度页面置换FIFO页面置换OPT页面置换LRU页面置换OperatingSystemConceptionDavidfu页面置换－算法选择硬件变换机构发现虚页是否在内存并产生相应的页错误中断软件中断处理程序根据内存是否有空闲帧实现内外存统一页调度内存利用率的提高是以牺牲系统开销的代价实现的对于过度分配，选择什么置换算法至关重要OperatingSystemConceptionDavidfu页面置换－算法选择每个操作系统都可能有自己的置换算法：采用最小页错误率的算法随着帧数量的增加，页错误数量会降低针对特定内存的引用串运行某个置换算法，并计算出页错误的数量。引用串（referencestring）：某进程在内存中被访问的页号的序列。OperatingSystemConceptionDavidfuFIFO页置换例题在分页系统中，假如对于过度分配的物理内存中可进行置换分配的为3帧，作业的内存引用序列为：2、3、2、1、5、2、4、5、3、2、5、2请问采用FIFO页面置换算法计算缺页中断率。引用232152453252F1F2F3QYOperatingSystemConceptionDavidfu页面置换－算法选择OperatingSystemConceptionDavidfuBelady’s异常OperatingSystemConceptionDavidfuOPT最优页置换OPT最优页置换的缺点：难于实现，因为要求预先知道每个进程所有引用串的情况OperatingSystemConceptionDavidfuLRU页置换LRU最近最少使用算法：OPT不现实，可以使用离过去最近作为不远将来的近似，那么可以选择离当前时间最近的一段时间内最久时间没有使用的页进行淘汰置换。OperatingSystemConceptionDavidfuLRU页置换近似算法LFU（最不经常使用的页面淘汰算法）：首先淘汰到当前时间为止，被访问次数最少的那一页。实现方法：在页表中给每一页增设一个访问记数器NUR(最近未使用页面淘汰算法)：该算法需要淘汰某页时，从那些最近一个时期内未被访问的页中任选一页淘汰。实现方法：每当引用一个页时，相应页的引用位就被硬件置位。否则，引用位置0。开始，所有引用位清零。系统周期性的对所有引用位清零通过检查引用位，我们知道哪些页用过，但不知道顺序OperatingSystemConceptionDavidfu作业在分页存储管理中，采用FIFO页面淘汰算法，对于以下内存引用序列，计算出内存为3帧空闲帧和4帧空闲帧所对应的缺页中断率内存引用序列：4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5OperatingSystemConceptionDavidfu页地址转换例题解析有一段程序的逻辑首地址为2500