操作系统5-2.ppt

1、页式管理,问题提出 页式管理的思想 分页管理的地址结构 静态页面管理 动态页面管理 存储保护 分页管理的优劣,问题提出,分区管理的优劣： 优：实现方式简单。 劣：碎片问题； 分区内，作业或进程连续，作业或进程大小受分区大小限制； 不利程序段和数据的共享。,页式管理的思想,作业分若干个相等的“页”，内存分成相等的“块”，使“页”的大小等于“块”。以“页”为单位，将作业的“页”装入内存的“块”中。 特点：可以不连续地使用内存； 实现内外统一管理。,分页管理的地址结构,系统从一维的逻辑地址分出页，地址的高位部分定义成页号，低位部分定义成页内位移量。 页号p 位移量d （页面地址 页内地址）,静态页面

2、管理 的思想,作业/进程开始执行前，把作业/进程的程序和数据全部装入内存的“块”中； 通过地址变换机构实现了虚拟地址到内存物理地址的地址映射。,静态分页管理所需的数据结构,基本页表：一个作业/进程一张，描述作业/进程的“页”与内存的“块”的对应关系。 内容包括：（页号，块号）。 请求表：整个系统一张。描述所有作业或进程需求内存的情况（起始、长度）和状态。 内容包括：（作业/进程号，请求页面数，页表起址，长度，状态）。,静态分页管理所需的数据结构,存储页面表：整个系统一张。描述内存空间的“块”的使用情况。常见： 位示图法：每位对应一个“块”；该位为“1”，表示对应的“块”已分；该位为“0”，表示

3、对应的“块”未分。,静态分页管理所需的数据结构,19 18 17 16 15 .4 3 2 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 已分 1 1 1 1 1 0 0 0 0 未分 控制寄存器：记录页表的起始地址和页表的长度。,分配算法,装入程序时查请求表，已知内存需求大小 查存储页面表，找出满足需求的空闲分区分配之（不满足，不能分配） 建立基本页表； 修改请求表； 查存储页面表将对应的位改为“已分”。,地址变换,例：执行指令load 1,2500的过程。,动态页面管理 的思想,1.动态页面管理分两类：预调入式和请求调入式。 请求调入式： a.当需要执行某条指令而又不在内存时； b.当执行某

4、条指令要访问的指令或数据不在内存时；系统发生一次缺页中断，将外存中相应的页面调入内存。,动态页面管理 的思想,预调入式：系统对那些在外存的页进行预调入顺序的估算，估计这些指令或数据被执行或被访问的顺序，依此顺序把相应的页面调入内存。,动态页面管理的数据结构,需解决的两个问题： 当要访问的页面不在内存-产生一次缺页中断，将外存中相应的页面调入内存。 当把需要的页面调入内存，但内存没空-淘汰某些页面。,扩充页表,扩充页表的内容包括：,动态页面管理的流程,缺页调入的过程 缺页中断,淘汰算法,随机淘汰算法（random glongram）：随机地选择某个用户的页面将其淘汰。 轮转法（round rob

5、in）:轮流换出内存可用区的页面。,淘汰算法,先进先出（FIFO-first input first output）：为调入内存的每一页，以递增方式标明调入顺序，淘汰时选择次序值最小的那一页。 特点：效率不高，存在异常现象-Relady现象。,淘汰算法,最近最少使用（LRU-least frequently used）:在发生本次缺页中断之前的最近一段时间内少被使用，在最近的将来被使用的可能性最小，所以可以淘汰。 实现：在页表中增设访问计数器，每访问过一次计数器加1，计数值小的页面被淘汰。,淘汰算法,最近未使用（NURnot used recently）：最近一段时间内没被访问过，在最近的将来

6、被使用的可能性最小，所以可以淘汰。 实现：增加引用位，该位为1-表示该页被访问过；该位为0-表示该页未被访问过。系统周期性地对所有引用位清0。,淘汰算法,（6）最佳置换算法（OPT）：将来再也不会出现的或者是离当前位置最远出现的页，可以淘汰。 实现：要求预先知道每个进程的访问串，无法实现。,典型例题1,在一个请求分页存储管理系统中，一个作业的页面走向为4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5，当分配给该作业的物理块数分别为3、4时，试计算采用下述页面淘汰算法时的缺页率（假设开始执行时主存中没有页面），并比较所得结果。 （1）最佳置换算法 （2）先进先出算法 （3）最近最久未使用淘汰算法,

7、解：（1）根据所给页面走向，使用最佳页面淘汰算法，页面置换情况如下：,缺页率：7/12,缺页率：6/12,由上述结果可以看出，增加分配给作业的内存块数可以降低缺页率,（2）根据所给页面走向，使用先进先出页面淘汰算法，页面置换情况如下：,缺页率：9/12,缺页率：10/12,由上述结果看出，对先进先出算法而言，增加分配给作业的内存块数反而使缺页率上升，这种现象称为Belady现象,（3）根据所给页面走向，使用最近最久页面淘汰算法，页面置换情况如下：,缺页率：10/12,缺页率：8/12,由上述结果可以看出，增加分配给作业的内存块数可以降低缺页率,分页管理的优点,不要求连续存放，解决碎片问题； 动

8、态页式管理提供内、外存统一管理的虚存实现方式，提高主存利用率。,分页管理的 缺点,需硬件支持； 增加系统开销；如缺页中断。 会产生抖动现象； 每个作业或进程的最后一页总有一部分空间没被利用。,补充作业2,2.设有一页式存储管理系统，向用户提供的逻辑地址空间最大为16页，每页2048字节，内存总共8个存储块，试问逻辑地址至少应为多少位？内存空间有多大？,补充作业3,3.设有一页式存储管理系统，向用户提供的逻辑地址16页，每页4096字节，现有逻辑地址为2F6AH，且第0、1、2页依次放在物理块5、10、11中，问相应的物理地址是多少？,补充作业4,4.已知页面走向为1，2，1，3，1，2，4，2，1，3，4。且开始执行时主存没有页面。若只给该作业分配2个物理块，当采用FIFO页面淘汰算法时缺页率为多少？假定现有一种淘汰算法，该算法淘汰页面的策略为：当需要淘汰页面时，把刚