操作系统原理 第八章 虚拟存储管理技术.ppt

1、第八章虚拟存储管理技术，物理存储管理技术，必须将进程全部加载到内存中才能运行。运行过程中有两种可能的茄子。1)需要运行的进程所需的内存空间大于系统的内存空间。只有部分进程可以加载内存执行，其他进程只保留在外部内存中。2)逻辑地址空间大于存储空间的进程不能在系统上运行。两种茄子解决方案：物理增加内存容量，或逻辑扩展内存容量(虚拟存储)，1，虚拟存储概念1，本地原理本地原理：程序执行过程中在相对短的时间内运行的命令地址和命令的操作数地址时间限制空间限制局部性原理是实现虚拟存储的理论基础。2，虚拟内存在程序加载时不需要全部读取到内存中。您可以将目前需要执行的页面或区段读取到记忆体中，开始执行节目。如

2、果节目运行期间需要运行的说明或需要访问的数据尚未在内存中(缺少或缺少段)，请将处理器通知操作系统(通知)中的相应页或段转入内存，然后继续运行程序。另一方面，操作系统将内存中暂时未使用的页面或段的调出存储在外部内存中，以释放要加载的节目以及用于存储要移动的页面或段的空间。只要程序的一部分在内存中，就可以运行。虚拟存储是仅将进程的一部分加载到内存中即可运行的存储系统，它具有发送和更换请求的功能，因此可以逻辑扩展内存容量。虚拟存储的逻辑容量由系统的寻址能力和外部内存容量之和决定。重复性：作业多次划分到内存中运行。可交换性：作业执行过程中可以更换、交换。虚拟化：内存容量的逻辑扩展是用户“看到”的内存容

3、量比实际大小多得多。牙齿要素基于上述两个要素。2，请求页存储管理方法请求页虚拟页存储管理。与纯页面存储管理不同，请求页面管理系统不是在流程开始之前加载所有页面，而是加载一个或零个页面，然后根据流程运行的需要动态加载其他页面。如果内存空间已满，需要装入新页面，请根据其中一个算法丢弃页面，以便装入新页面。添加了基于分页存储管理的请求分页功能，添加了分页替换功能形成的基于页面的虚拟存储系统(page virtual storage system)牙齿。系统需要解决以下三个茄子问题：1)如何知道系统不是进程当前所需的页面？2)丢失发现时如何将丢失的页面导入主内存3)在主内存中没有空闲页面框的情况下接受

4、新页面，必须删除旧页面，根据某种策略选择要删除的页面。1，请求管理寻呼存储的基本概念1)在执行基本原则之前，将某些页面加载到内存中，将其他页面加载到外部内存中。如果在程序运行期间访问的页面不再在内存中，则缺失页面中断，操作系统页面动态调度：a)查找访问的页面在外部内存中的地址。b)在内存中查找可用块，否则，根据未使用的算法选择内存块，将牙齿块内容写回外部内存，然后修改页表。c)阅读所需页面并修改页面表。d)重新启动进程并运行中断的命令。2)除了分页表机制页表中的页码和物理块外，还添加了多个条目以指示转入功能和变位功能a)状态位p:页是否已转入内存。0表示页面已在内存中，1表示页面不再有内存。b

5、)访问位a:记录一段时间内牙齿页面访问的次数，或在更换最近的算法选择页面时未访问的时间。C) m:记录导入内存后是否修改了页面。d)外部地址：指示外部内存中页面的地址(通常是物理块号)，在转到牙齿页面时使用。3)地址转换机构图8-2，2，内存分配策略1)内存页面分配策略a)平均分配b)根据进程大小比率，c)根据进程优先级，按比例分配d)根据进程长度和优先级，按比例分配2)外部内存块分配策略静态分配：在一个进程运行之前，如果所有页面都进入内存，则不释放使用的外部内存页面。动态分配：在流程运行之前，只将未加载到内存中的部分加载到外部内存中，当页面进入内存时，释放使用的外部内存空间。3，页面转入时机

6、1)页面曹征策略缺失页面中断请求时的页面时间表2)预先曹征页面策略每次转入多个页面。4、页面调度算法1)选择最佳变位算法(OPT)替换“以后不再使用”或“发生在当前最远位置”页。这是实际执行中不可预测的理想情况，无法实现。可以用作性能评估的基础。假定系统为流程分配三个物理块，并考虑页码参考字符串(如7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，0，3，3，3，2性能下降。以前转入的页面往往是经常访问的页面，在FIFO算法下反复转入和转出。Belady现象：使用FIFO算法时，如果未分配某个过程所需的所有页面，则分配的页面数将增加，缺少页面的百分比将反而增加。Belady现象说明：进程P访问M

7、页，OS将N个内存页分配给进程P。对于访问序列S，缺少页面的次数为PE(S，N)。N牙齿增加时，PE(S，N)增大，有时减小。Belady现象的原因：FIFO算法变位功能与进程访问内存的动态特性相矛盾。换句话说，替换的页面不是流程无法访问的页面。3)重新定位最近最长未使用的交换算法(LRU)选择内存中最长未使用的页面。这是局部性原理的合理近似值，性能接近最佳算法。但是要记录页面使用时间的先后关系，所以硬件费用太高了。硬件机构(例如1)计时系统为每个页面添加一个计时器。访问页面时，绝对时钟内容将复制到相应的计时器()，选择内存中所有页面最后访问时被淘汰时计时器中最小的页面被淘汰。2)堆栈法按页面

8、上次访问的时间顺序排列在堆栈中。流程访问页面时，将从堆栈中删除页码，并将其压在堆栈顶部，因此堆栈顶部始终是最近访问页面的页码，而堆栈底部是最近未使用的页码。4)“最近未使用的替换算法(NRU)”添加了两个硬件位：访问位和修改位，因为选定页在内存驻留过程中未修改页内容，以及最近未使用的页。0和1，0表示未访问或修改。访问位A和修改位M可以合并到以下四种茄子类型的页面中：类1 (A=0，M=0):是最近未访问、未修改和最不常用的页面。范畴2 (A=0，M=1):表示页面最近未访问过，但已修改且未很好地使用。类别3 (A=1，M=0):最近访问过，但未修改，可以再次访问。范畴4 (A=1，M=1):

9、最近被访问和修改，可以再次访问。5)Clock替换算法NRU算法更改实施方法，替换为Clock页面，将所有页面存储在时钟表面等环链表之一中，并指向可以被表指针淘汰的页面，如图8-3所示。，补充：影响缺失页数的因素1)程序分配的物理页数为程序分配的物理页数较多，内存中同时加载的页数更多，缺失的页面中断数减少，缺失的页面中断百分比减少。实验分析表明，对于共享共N页的过程，可以分为n/2个内存空间，从而最大限度地提高系统的效率。2)页面大小页面大小随着内存的快速大小，减少了页面装入一页的信息量牙齿光标没有页面的中断的数量。3)节目编写方法4)页面替换算法，5，请求分页系统的性能分析1)页面百分比对有

10、效访问时间的影响内存访问时间t，如果页面百分比为p，则有效访问时间=(1-p)t p*页面中断时间终端中断时间大致由以下三部分组成：作业集是进程在一定时间内实际尝试访问的页面的集合。具体地说，在t-Tt期间运行的页面集合称为时间T的工作集，W(t，T)，T表示工作集中的窗口尺寸，工作集中包含的页数称为工作集尺寸。在图8-4茄子曲线拐点期间，工作集大小可以通过物理快速数大致看出。3，请求分区存储管理方法1，请求分区存储管理的基本概念1)基本原则2)段表机制在原始段表中有段名、段长度和段的基本地址，a)访问方法：需要添加存储属性(读、写、只读)b。c)位修改：d)是否修改位：牙齿段落是否转入内存E)补充位：指明牙