操作系统段式存储管理与虚存

15.2.2段式管理页式管理缺点：对用户而言不自然

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程序段数据段

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2主程序SIN

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2主程序SIN(共子程序)作业1作业22

整个作业的地址空间是二维的,如下图:Y:0500……C:0200……D:0300……CallLoadstore01k……分段MAIN

(主程序)分段X

(子程序)分段A

(数据)分段B

(工作区)段式管理的特点：

按作业的自然段将其逻辑空间分成若干段，作业以段为单位分配内存。3

一、空间安排

用户作业逻辑空间由若干自然段组成。逻辑地址：段号与段内偏移，记做S，d。编译及装配时把所有地址记成(S,d)的形式。物理内存空间管理：与多道可变划分区法一样，系统以段为单位分配物理内存。主程序子程序1子程序2栈数据4

主程序

子程序1

子程序2栈数据逻辑空间

子程序2主程序栈数据OS

子程序1物理空间5二、动态地址转换 保护码段长本段内存始地址

段表：由如下格式的段表项组成，作业每段由一个段表项表示。

段表放于系统空间，进程PCB表中存有段表始地址、段表长度。段表始地址寄存器、段表长度寄存器。6段号保护码段长段内存始址............保护码段长段内存始址.........Sd段表始址段表长度≥++PA越界地址转换过程 LA段表78

三、共享 主程序SIN数据主程序子程序1SIN子程序2SINJ1J2段表主存两个作业共享SIN段的示例9A段SQRTSQRTB段SQRT

J1J2段表主存两个作业共享SQRT段的示例A段B段逻辑段空间（1）SQRT（A，Y）（2）IFX<0THENGOTOL（3）…（4）…（5）L：”报告出错”（6）…注意：若共享的段引用自身的某个地址，则各进程必须用同一段号来共享这一段。J1J2101、分碎配单偶位不砍同：页是拉信息念的物巩理单还位，询为实毫现离环散存们储，叔提高坐内存缝利用拦率而团引入碗；段是预信息佳的逻己辑单姻位，脏为满孕足用巴户要怒求而殃引入锯。2、大转小不扛同：页的莲大小速固定缺且由丹系统帆确定捧；段长东不定崭，取歌决于苹用户裕程序剧，并需在编斥译时演划分储。3、维妖数不亿同：分页乘的作决业地岂址空丈间是勿一维棚的；分段体的作以业地列址空闻间是拳二维院的。四渡页式商管理蹄和段氏式管毅理的凑比较11对于善用户坟而言，段胁页式绢管理岂与段丸式相扔同，娘用户胖逻辑剩地址难只涉蜘及段狂号与柳段内灯位移谎。对于耕物理剪内存至管理吃而言，它壮与页威式系垮统相罚同。系统堆内的袄逻辑固地址：段收号·段内纯位移--箱>段号·页号·页内薯位移寻。记消做：S,买P,授d。5.办2.幸3段页鱼式管鸽理特点半：将作升业分骄成若沃干段习，每呜段用炒页式豆管理锄实现甜内存纽奉分配。一、钥空间阔安排12作业茫空间听的内腿部表袜示主程严序子程牧序数据保护蚁码联长固度却页表绞始地OS段表页表主存作业段表+页表13二、谅动态器地址忧转换段号页号保护鲜码页帧不号..们...藏...千...钢.Spd段表攀始址段表露长度≥+越界+ff斤d段表页表14三、典保护纺与共微享保护向与段哨式管校理相枪同。窃共享惭则可咽以以页为单催位，赵也可广以共鞭享页颜表。等效拜访问冤时间撇：设访聪存时毁间为75洽0n屿s，搜汽索快随表的肢时间冠为50兵ns，命杀中率鹿为95尸%，则95禽%×殃(7腥50乌+5干0)油+5鼓%×荒(7墓50叉+5昼0+开75耀0+药75书0）=8慕75塞ns15段表主程连序子程窄序数据作业1主程弄序子程拌序数据作业2段表页表OS主存SI脸NSI此NSI邮NSI宽N16总结消：“放”连续扔存放膀：单道衬连续返分配雄；多道埋连续驻固定雪分区灯；多道烘连续罚可变歪分区挺。不连衣续存蒸放：页式特存储怎；段式谱存储落；段页上式存追储。175.交3.洁1虚存惠的基袖本思灵想虚拟渔存储壤管理(虚存)：把作赶业的狸一部校分装慌入内馒存便穗可运长行作阿业的趋存储丑器系泪统。完它具枝有部茄分装抵入、则请求汉调入岔和置滑换功由能，组它把恨辅存业和主勤存一螺起管良理，顷能从轧逻辑菜上对阴内存集容量宪进行榴扩充献。影响妖虚存洪大小捐因素虽：有这效地星址长仅度，壳外存寄的容睛量，肃传送艇速度图，使忘用频么率。5.矩3虚拟埋存储纤管理目的岁：提供青用户恳进程比一个筒巨大李的虚摔拟存悔储空拾间。手段液：利用笋外存(磁盘)实现公此虚氏空间推。18实现窑该虚浊存管努理的挨基本躬方法掉是：在页裹式（距段式铜、段壁页式混）管闯理的赏基础劲上，托仅将遇进程伟的一充部分现页（艇段）胳放于休主存神。页喜（段免）表甚项中术注明赵该页扛或段昌是否看在主悲存。程序毛执行页时，书如果膝访问知的页可（段鲁）不在存在浴主存厉，根竹据页炭（段碌）表垫项的仗指示欧，将识其从租外存乓调入贯主存热，如腰果此颈时无兰可用域的内拢存空岭间，是则先好淘汰胀若干脸页帧慈或段杯。19交换瓜区（SW卡AP）：引入垫原因倾：执行梢程序柜文件爱中的悟初始堪值不丽能被槐修改嫁；主要音作用怖：用于颗存放晃那些蹦可读晌写的训进程意页面土。两种结页类榨型：回写sw徒ap文件倦页：对可预读写惹的进绍程页掉面，绣初始觉值从膛执行婶程序情文件乡丰获得树，一盈旦修奇改，比写回凶时则检写到义交换起区，渡再度港使用描时，体则从拌交换尤区中驳取出裹；零页眉：在执惹行文进件中愁说明释是初步始值北为0的工胀作区河；回傲写时核也要旨写到所交换男空间帝中。5.门3.崇2页式街虚存品管理20一、瞎页表袭项结倡构:合法位修改位页类型保护码外存块号页帧号合法惰位：表示仓该页冈在内麦存，央为1或0。修改绞位：表示钢该页沙被修楼改过律，在被释放为或淘仙汰时枣应写回乘外存董。页类迎型：零页盼时，后表示日该页洁在分墓配物休理页沿帧时灵应清0页帧挖空间;回写sw煌ap区页条，表阶示回写sw富ap区；授没设兔置类尿型时圾，正身常方考式处集理保护沿码：R,趣W,民E保护朱说明雅。外存钢块号干：该页止所在吧外存妹的块柜号。页渗帧阔号：当在嘴合法狂位置蜓上时倍，代骂表该翅页所枕在内存的检页帧赚号。21二、鲜页表稍建立分配pi愤d给子床进程拍，分芝配PC武B空间;初始朗化PC菌B（进凡程标惭识，灯调度略信息裕）;分配看子进识程页克表空首间;复制湾父进戏程的遮程序凯区页歼表项咽，使受程序春共享;1.利用迟父进元程页滋表生析成进雕程页炭表(如UN顺IX的fo踏rk坟()兼)初始慎化页懒表方朗法：在进匹程创拼建时娇建立离页表凝，页构表项卫在初曾始时级，合杜法位派、修彩改位乓及页劣帧号献都为0。22复制亦父进锈程的酷数据搂区和的栈区峰，为结数据厘区和雹栈区治分配sw坦ap空间秋，复逝制并被修改陕数据斑区和孕栈区搂页表携项内桥容;继承鸟父进脆程对勇其他兔资源督的访两问现家场;父进长程PC攻B中现揉场区成初始辣化子病进程译的现骡场区吵，且雾使子摘进程fo侦rk予(沟)返回抵值为枣零;将子梯进程怠挂到植就绪乌队列;返回雪子进温程pi馆d给父半进程宵。23为执涉行程固序页洗面创宵建页嘉表项碗，将脏保护诵码置释为可株执行求，辅泊存块蛇号置弯为该对页对浊应执郊行程腾序文希件的陪辅存萍块号悲。（鼠不必使回写站）。为所炸有初俭始数羽据页刻创建而页表蚀项，患保护佛码置杨为可食读写拳，页丑类型栗说明耀为回素写sw观ap页，纸辅存雨块号麻为该叶页对属应文毅件的母辅存废块号乘，待帖该页苗回写宰时，泼再分职配sw慌ap区空船间，启修改裹辅存惠块号调栏。为所乏有零或数据惯页面弹创建伴页表木项，陕保护招码为捆可读件写，暑页类湿型说荡明为背零页肝，辅吃存块辛号栏敢为空捎。当膨第一句次访居问该鞋页时毕，分侧配主续存页斗帧并叶清0；回圆写时肆，再汉分配sw练ap区空欲间，父填写棉辅存考块号岸栏。2.用一佩个可背执行个的文嘱件来慎初始括化页愚表。24三、谷硬件闯动态渔地址解转换页表软始址B页表浙长度L3>搅L?+页表鱼寄存哨器越界肌中断逻辑旬地址V＝（3，d）页帧金号页号物理召地址2648…0123…是否（8，d）A0A2A1A30页框德号123456789…偏移d快表否是读页狸号是否改在内番存1110…缺页称异常（页肠故障学）页表合法筛位是否251.根据婚发生拒页故肺障的灿虚地然址得沃到页抄表项御。2.申请惊一个酷可用裂的页驻帧(根据筐所采点用的注替换营策略沟可能文需要权引起侦淘汰巷某一请页);3.检查望页类附型:(1秃)若为阵零页辽，则掀将页矿帧清0，将狠页帧布号填尿入唯页表茅项的价页帧辨号一叉栏，望置合花法位扬为1。(2紧)若非磁零页塘，则拳调用I/否O子系惊统将掠辅存坚块号谣所指垂的页背面读熊到页济帧中释，将如页帧柳号填绑入页植表项功，合即法位此置1，结医束。四、振缺页代处理中断籍处理泛程序扔处理瓣过程只：26五、景页淘符汰淘汰漂一页遇的主砌要工套作有家：1.查P页表览项的虏修改炉位，什若未咬修改星，则罗合法让位洋清0，将煤页帧廉送回秒空闲欺页帧鸟队列歼。2.若已叉修改洪，则虾检查P的类疑型栏赤。3.若是抗零页速或回它写sw党ap区页阶，则苦申请缘瑞一块sw扁ap区空赖间，免将P页表咐项的辜辅存急块号纱置上访并清正除页洁类型丛。4.调用I/再0子系猎统，超将页辅帧上枣的数并据写床到辅康存块之号所邪指的弃辅存岔空间梢中，俩对合幸法位命清0，将陵页帧慕送回碌空闲醒页帧冬队列宰。275.吓3.叉3页面涉替换此策略虚存增的作村用：解决陆主存拦空间耳不足乓；让更塞多的慕进程呼并发视运行本，提贫高系便统的欲吞吐申率。页故谁障引锅发：Pa馒ge链O止ut物/P普ag蛾e祖In；访问铺辅存煎。28页面歪替换喂策略贸中的击基本听概念驻留学集(工作售集)：进程绕的合允法页妹集合皇；访问且串：进程迎访问榜虚空族间的吉地址俯踪迹朗。举例洽：某驻进程哈依次游访问作如下遥地址沿，01测00，04钢32，01晨01，06宽12，01薯02，01待03，……页式虫虚存威管理表以页陕为基链本单免位，顿只需律页号雁即可锅。设饺页面革大小清为10容0，上往述访未问串普可简租化为1，4，1，6，1，1，……29页面宝替换烧策略晨分成屋两类甘：驻留户集大赚小固河定的妙替换盗策略改；驻留碰集大康小可怎变的张替换蔽策略苗。设驻予留集加大小猜为m，s(t)为t时刻第的驻狭留集添，r(t)为t时刻服访问味的页盈号。t取0,嘱1,威…,t，指殃访存硬指令程执行类时刻轻。30驻留闸集与pa贩gi躬ng植i受n/遗ou峰t的关亚系：进程阶刚创须建时束，驻叛留集倡为空塘。即s(t)=空。若t+1时刻蔬访问改的页苗在s(t)中时岛，则刮访问革之。即若r(t+1离)∈s(t)，则s(t+1截)=s(t)。若t+1时刻撞访问肌的页羡不在s(t)中时纺，且肌驻留集大营小小溪于m，则pa跟gi膝ng睡i愚n。即赚若r(t+1绕)!吃∈s(t)，且|s(t)|已<m，则s(t+1唐)=s(t)+荷{r(t+1铁)}。若t+1时刻卸访问霜的页逆不在s(t)中时朗，且亏驻留集大孤小等彩于m，则爆先pa逐gi分ng岸o围uty页，衣再pa茎gi尊ng捧i裹nr(t+1柳)页。即s(t+1捏)=s(t)-箱{y}+朵{r(t+1遣)}。一、朴驻留笼集大蝴小固闸定的拥替换淘策略31(一)谈FI抹FO替换标算法(替换疼最早机进入猴的页)举例福：驻绍留集蒜大小乖为3，访方问串辨为：7,西0填,榨1,栏2麦,肠0,栏3遮,停0,短4携,周2,仿3漠,锋0,本3她,掏2…770701201201231230430420423023023023O正O每O勒O盗O慰O嫌O榴O战O敬O出现款了10次故贡障命中箱率＝1－故塑障次漫数/访问王串大鸡小＝1－10肺/1闸3=绩0.锦2332FI角FO方法购的特经点：实现助方便哭。不侦需要择额外志硬件流。效果读不好庆，有Be顽la宝dy奇异葛。Be节la搭dy奇异添：指替禾换策句略不趟满足心随着兰驻留食集的贺增大刷，页伶故障盆数一肥定减母少的袍规律购。33(二)绞OP躁T(缺Op怒ti瞧ma休l婆re张pl蚊ac辣em头en赶t)举例迅：驻援留集颈大小否为3，访愁问串烫为7,孔0板,难1,借2漏,若0,裙3资,边0,洽4长,舟2,肠3逃,疑0,乔3宝,盘2.岗.770701201201203203243243243203203203O猛O举O温O凡O象O目O淘汰驳下次劝访问肃距当稠前最排远的怪那些乡丰页中篇序号坟最小蹈的页逝。34OP简T方法巴特点黑：最优侍的固婆定驻腔留集子大小装替换性策略阔。不可妥实现森。OP侵T策略川对任续意一姥个访睡问串败的控截制均茫有最录小的案时空赖积（踢进程沸所占臣空间掀与时垒间的极乘积院）。由于约需要穴预先抚得知蚀整个详访问翠串的损序，绢故不身能用英于实让践,仅作鲁为一汤种标召准，息用以术测量献其他罢可行料策略铅的性芽能。35(三)笋LR蹦U(紧Le码as冷t雕Re则ce分nt企ly贡U崖se箩d)淘汰州上次裁使用蹈距当扁前最关远的掘页。举例巴：驻映留集照大小穴为3，访临问串缺为7,笼0皱,壶1,芝2尾,奶0,政3没,大0,悲4辣,激2,他3焰,哨0,炼3拘,启2.锈.770701201201203203403402432032032032O景O鞠O巨O拦O羡O引O竟O还O36LR挖U策略感是一阶种栈困算法毙。满足兔：S（m,t）属蜘于S（m+1穿,t）的皆替换者算法箩被称怠为栈轿算法救。LR茎U策略析中，抖当驻揉留集球大小拆为时,S(m,t)中保订持着姑最近娘使用跳过的m个页慢帧；妇当驻薄留集暴大小漏为m+1时，S(m+1宵,t)中保政持着轨最近池使用月过的m+1个页希帧。唯故S(m,t)属于S(m+1纽奉,t)的LR膜U策略会是栈揪算法订。37LR神U策略抄的特逃点：要硬沉件配序合，据实现尼费用恒高，狐但效夫果适盲中。实现康方法1：给每孕个页定帧设帆一个遗计数墓器，殖每访皱问一符页，兴对应升页帧戏计数昆清0，其洗余页月帧计编数加1，淘要汰计栋数最逢大的证页帧菊。实现超方法2：用类砌似栈离的结鹊构来鸦管理干和实凑现LR烛U。栈算竿法没竞有Be萍la出dy奇异珠。设n＞m，对吐于栈伏算法矛有S(m,t)属于S(n,t)，任趟取r(t)，若r(t)!标∈S(n,t),则r(t)!独∈S(m,t)。因集此，栽驻留娇集为n时出扣现的罚页故例障一窄定会嘉出现鸣在驻刘留集略为m时。LR侮U没有Be愧la迎dy奇异。38(四)实用照方法安（兼宽顾FI禾FO和LR孤U策略监）为页划帧在届页表教项中筝增加肥一位犁使用脉位，各硬件皱每访柴存一更次，角即将誉对应银页的杏使用著位置1，操某作系交统页败面管倒理程妇序定汪时将盗所有钉使用畏位清0。淘暖汰时爱任选狱一个肉使用络位为0的页穿。操作旋系统漫选择脖淘汰彼页时疏，尽简量避宅免选茎被修昏改过桂的页母。因坛此，拌首先俱选择园使用肃和修仙改位异都为0的页闻；若震没有条，再鞋选修卧改位热为1，使损用位翅为0的页帖；再呈选使纤用位晚为1，修哑改位订为0的页锅；最膛后按FI微FO选两然者均道为1的页土。39程序帖行态缎：指程芳序访滔存布冤局特着性和雀行为催特性辉。局部竭性行穗态:一段福时间蓄内程哨序访脂存有征局部允性.阶段济转换烦行态:从一魄个局析部集渣向另会一个那局部集过剩渡是德突然哲的.局部遣集一荡般不链超过导程序畜总页赶数的20哀%。二、繁驻留匆集可予变的责替换剑策略引入钱原因餐：若驻卫留集欺小于膨局部垫集时攻引起狠抖动无，而建驻留隔集大耕于局允部集眠又是陡浪费协。同登时局钳部集午又有逗大有艰小。因此裤，应记随着膨程序崇访问肚虚存拌的局卷部集查大小银变化秒而改杨变驻突留集旋。40若驻蒙留集堪中的暮某页杏有△皂个访馅问间焦隔没券被访零问，谣则将女其淘核汰。举例倒：取束△=5，访寺问串吹为(一)魄WS尊(w则or虾ki笨ng渗s也et勒)1血2期3附4廊4砌4洗4锣4月4盒4妄4粗4屯3亦4而4需4斯37070170127012701230123042304230423042304230237问0泪1充2锁0域3打0洋4犬2袖3攀0幸3泊2米1过2搬0进102130213021321041实现特：每一根页面阴设一翻计数传器。题每访堡存一蛇次，豪将所超有计肝数器蜂加1，所岸访存哥的页末面计腔数器拼清0，淘韵汰计岂数器毅值等竹于△病的页白面。特点豆：开销倡太大缝，不忙实用国。42每访点问一疯页，暴将当锣前硬嫂时钟档值记床录在爷页表仆项中慰，操菜作系砌统定龄时(以T为周矿期)检查邻驻留拴集页馒表项除的时泳钟值扩，若:当前打时钟棉值-页表怕项中境时钟观值＞嚷△，施则淘泳汰之唐。(二)永SW纯S(捕Sa备mp怀le垮d蹄Wa愉rk侨in序g骑Se告t)定时昨检查钥计数弄器，呀淘汰撞计数与器值碍大于供等于端△的少页面饿。这租样硬速件消瓣耗仍许