OS05虛擬存儲技術(shù)

1、2022-2-10第四章 存儲器管理1n 常規(guī)存儲管理方式的特征常規(guī)存儲管理方式的特征 一次性一次性 駐留性駐留性n導(dǎo)致結(jié)果導(dǎo)致結(jié)果 作業(yè)大的無法運(yùn)行；作業(yè)大的無法運(yùn)行； 程序中不用的或暫時不用的程序數(shù)據(jù)占據(jù)程序中不用的或暫時不用的程序數(shù)據(jù)占據(jù)大量空間。大量空間。 僅有少數(shù)作業(yè)能夠運(yùn)行。僅有少數(shù)作業(yè)能夠運(yùn)行。2022-2-10第四章 存儲器管理2第五章 虛擬存儲器n5.1 覆蓋技術(shù)與交換技術(shù)覆蓋技術(shù)與交換技術(shù)n5.2 虛擬存儲技術(shù)虛擬存儲技術(shù)n5.3 請求分頁存儲管理方式請求分頁存儲管理方式n5.4 頁面置換算法n5.5 分頁系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)問題n5.6 請求分段存儲管理方式2022-2-10第

2、四章 存儲器管理35.1 覆蓋技術(shù)與交換技術(shù) 在多道環(huán)境下擴(kuò)充內(nèi)存的方法，用以解在多道環(huán)境下擴(kuò)充內(nèi)存的方法，用以解決在較小的存儲空間中運(yùn)行較大程序時遇到?jīng)Q在較小的存儲空間中運(yùn)行較大程序時遇到的矛盾。的矛盾。 覆蓋技術(shù)主要用在早期的操作系統(tǒng)中；覆蓋技術(shù)主要用在早期的操作系統(tǒng)中； 交換技術(shù)被廣泛用于小型分時系統(tǒng)中，交交換技術(shù)被廣泛用于小型分時系統(tǒng)中，交換技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了虛存技術(shù)的出現(xiàn)。換技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了虛存技術(shù)的出現(xiàn)。2022-2-10第四章 存儲器管理4n交換技術(shù)與覆蓋技術(shù)共同點(diǎn)：交換技術(shù)與覆蓋技術(shù)共同點(diǎn)： 進(jìn)程的程序和數(shù)據(jù)主要放在外存，當(dāng)前需進(jìn)程的程序和數(shù)據(jù)主要放在外存，當(dāng)前需要執(zhí)行的部分放在

3、內(nèi)存，內(nèi)外存之間進(jìn)行要執(zhí)行的部分放在內(nèi)存，內(nèi)外存之間進(jìn)行信息信息交換交換。n不同點(diǎn)：如何控制交換？不同點(diǎn)：如何控制交換？2022-2-10第四章 存儲器管理55.1.1 覆蓋技術(shù)n覆蓋覆蓋：一個程序的若干程序段，或幾個程：一個程序的若干程序段，或幾個程序的某些部分共享某一個存儲空間。序的某些部分共享某一個存儲空間。n把程序劃分為若干個功能上相對獨(dú)立的程把程序劃分為若干個功能上相對獨(dú)立的程序段，按照其自身的邏輯結(jié)構(gòu)序段，按照其自身的邏輯結(jié)構(gòu)將那些不會將那些不會同時執(zhí)行的程序段共享同一塊內(nèi)存區(qū)域同時執(zhí)行的程序段共享同一塊內(nèi)存區(qū)域。2022-2-10第四章 存儲器管理65.1.1 覆蓋技術(shù)n程序段先

4、保存在磁盤上，當(dāng)有關(guān)程序段的前程序段先保存在磁盤上，當(dāng)有關(guān)程序段的前一部分執(zhí)行結(jié)束，把后續(xù)程序段調(diào)入內(nèi)存，一部分執(zhí)行結(jié)束，把后續(xù)程序段調(diào)入內(nèi)存，覆蓋前面的程序段（內(nèi)存覆蓋前面的程序段（內(nèi)存“擴(kuò)大擴(kuò)大”了）。了）。n一般要求程序各模塊之間有明確的調(diào)用結(jié)構(gòu)，一般要求程序各模塊之間有明確的調(diào)用結(jié)構(gòu)，程序員要向系統(tǒng)指明覆蓋結(jié)構(gòu)，然后由操作程序員要向系統(tǒng)指明覆蓋結(jié)構(gòu)，然后由操作系統(tǒng)完成自動覆蓋。系統(tǒng)完成自動覆蓋。2022-2-10第四章 存儲器管理7A8KE4KF10KC10KB8KD12K覆蓋區(qū)覆蓋區(qū)0（10K）覆蓋區(qū)覆蓋區(qū)1（12K） BC D E F圖示圖示2022-2-10第四章 存儲器管理8缺

5、點(diǎn)缺點(diǎn)： 對用戶不透明，增加了用戶負(fù)擔(dān)。對用戶不透明，增加了用戶負(fù)擔(dān)。 分析應(yīng)用：應(yīng)用：目前這一技術(shù)用于小型系統(tǒng)中的系統(tǒng)程目前這一技術(shù)用于小型系統(tǒng)中的系統(tǒng)程序的內(nèi)存管理上，序的內(nèi)存管理上，MS-DOS的啟動過程中，多的啟動過程中，多次使用覆蓋技術(shù)；啟動之后，用戶程序區(qū)次使用覆蓋技術(shù)；啟動之后，用戶程序區(qū)TPA的高端部分與的高端部分與COMMAND.COM暫駐模塊也是暫駐模塊也是一種覆蓋結(jié)構(gòu)。一種覆蓋結(jié)構(gòu)。2022-2-10第四章 存儲器管理95.1.2 交換技術(shù)n交換技術(shù)交換技術(shù) 當(dāng)內(nèi)存空間緊張時，系統(tǒng)將內(nèi)存中當(dāng)內(nèi)存空間緊張時，系統(tǒng)將內(nèi)存中某些某些進(jìn)程進(jìn)程暫時移到外存，把外存中某些進(jìn)程暫時移到

6、外存，把外存中某些進(jìn)程換進(jìn)內(nèi)存，占據(jù)前者所占用的區(qū)域換進(jìn)內(nèi)存，占據(jù)前者所占用的區(qū)域； 這種技術(shù)是這種技術(shù)是進(jìn)程進(jìn)程在內(nèi)存與外存之間的動在內(nèi)存與外存之間的動態(tài)調(diào)度態(tài)調(diào)度 多用于分時系統(tǒng)中多用于分時系統(tǒng)中2022-2-10第四章 存儲器管理10交換技術(shù)實現(xiàn)中的幾個問題n1、選擇原則、選擇原則 即：將哪個進(jìn)程換出內(nèi)存？即：將哪個進(jìn)程換出內(nèi)存？ 例子：分時系統(tǒng)，時間片輪轉(zhuǎn)法或基于優(yōu)先例子：分時系統(tǒng)，時間片輪轉(zhuǎn)法或基于優(yōu)先數(shù)的調(diào)度算法，在選擇換出進(jìn)程時，換出要數(shù)的調(diào)度算法，在選擇換出進(jìn)程時，換出要長時間等待的進(jìn)程。長時間等待的進(jìn)程。2022-2-10第四章 存儲器管理112、交換時機(jī)的確定、交換時機(jī)的確

7、定何時需發(fā)生交換？何時需發(fā)生交換？只要不用就換出（或很少再用）；只要不用就換出（或很少再用）；只在內(nèi)存空間不夠或有不夠的危險只在內(nèi)存空間不夠或有不夠的危險時換出；時換出；2022-2-10第四章 存儲器管理123、交換時需要做哪些工作？、交換時需要做哪些工作？需要一個磁盤交換區(qū)：需要一個磁盤交換區(qū)：必須足夠大以存放用戶程序的內(nèi)存映像的必須足夠大以存放用戶程序的內(nèi)存映像的拷貝；拷貝；必須對這些內(nèi)存映像直接存取。必須對這些內(nèi)存映像直接存取。文件區(qū)文件區(qū)內(nèi)存內(nèi)存交換區(qū)交換區(qū)2022-2-10第四章 存儲器管理133、交換時需要做哪些工作？、交換時需要做哪些工作？換出換出和和換入換入過程過程選擇換出進(jìn)

8、程，將其程序和數(shù)據(jù)傳送到交選擇換出進(jìn)程，將其程序和數(shù)據(jù)傳送到交換區(qū)，回收其內(nèi)存空間，修改該換區(qū)，回收其內(nèi)存空間，修改該P(yáng)CB。定時查看交換區(qū)的進(jìn)程，找出換出時間最定時查看交換區(qū)的進(jìn)程，找出換出時間最長的進(jìn)程作為換入進(jìn)程，進(jìn)行換入。長的進(jìn)程作為換入進(jìn)程，進(jìn)行換入。2022-2-10第四章 存儲器管理144、換入回內(nèi)存時位置的確定、換入回內(nèi)存時位置的確定受地址映射技術(shù)的影響，即絕對地址受地址映射技術(shù)的影響，即絕對地址產(chǎn)生時機(jī)的限制。產(chǎn)生時機(jī)的限制。換出后再換入的內(nèi)存位置一定要在換換出后再換入的內(nèi)存位置一定要在換出前的原來位置上嗎？出前的原來位置上嗎？2022-2-10第四章 存儲器管理15分析n與

9、覆蓋技術(shù)相比，交換技術(shù)不要求用戶與覆蓋技術(shù)相比，交換技術(shù)不要求用戶給出程序段之間的邏輯覆蓋結(jié)構(gòu)；給出程序段之間的邏輯覆蓋結(jié)構(gòu)；n交換主要發(fā)生在進(jìn)程或作業(yè)之間，而覆交換主要發(fā)生在進(jìn)程或作業(yè)之間，而覆蓋主要發(fā)生在同一進(jìn)程或作業(yè)內(nèi)。蓋主要發(fā)生在同一進(jìn)程或作業(yè)內(nèi)。n覆蓋只能覆蓋那些與覆蓋段無關(guān)的程序覆蓋只能覆蓋那些與覆蓋段無關(guān)的程序段。段。2022-2-10第四章 存儲器管理165.2 虛擬存儲技術(shù)1、虛擬存儲的引入、虛擬存儲的引入2、虛擬存儲的基本思想、虛擬存儲的基本思想3、虛擬存儲的實現(xiàn)方法、虛擬存儲的實現(xiàn)方法4、虛擬存儲器的特征、虛擬存儲器的特征2022-2-10第四章 存儲器管理171、虛擬存

10、儲的引入n程序的執(zhí)行具有以下特點(diǎn)：程序的執(zhí)行具有以下特點(diǎn)： 程序在執(zhí)行時，大部分是程序在執(zhí)行時，大部分是順序執(zhí)行順序執(zhí)行的指令，的指令，少部分是轉(zhuǎn)移和過程調(diào)用指令。少部分是轉(zhuǎn)移和過程調(diào)用指令。 過程調(diào)用的嵌套深度一般不超過過程調(diào)用的嵌套深度一般不超過5，因此執(zhí)行，因此執(zhí)行的范圍不超過的范圍不超過這組嵌套的過程這組嵌套的過程。 程序中存在相當(dāng)多的程序中存在相當(dāng)多的循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)，它們由少量，它們由少量指令組成，而被多次執(zhí)行。指令組成，而被多次執(zhí)行。 程序中存在相當(dāng)多對一定程序中存在相當(dāng)多對一定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作，如數(shù)組操作，往往局限在較小范圍內(nèi)。如數(shù)組操作，往往局限在較小范圍內(nèi)。20

11、22-2-10第四章 存儲器管理181、虛擬存儲的引入指程序在執(zhí)指程序在執(zhí)行過程中的一個行過程中的一個較短時期較短時期，所執(zhí)行的，所執(zhí)行的指令地址指令地址和指令的和指令的操作數(shù)地址操作數(shù)地址，分別，分別局限于一定區(qū)域局限于一定區(qū)域。時間局部性時間局部性：一條：一條指令指令的一次執(zhí)行和下次執(zhí)的一次執(zhí)行和下次執(zhí)行，一個行，一個數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的一次訪問和下次訪問都集中的一次訪問和下次訪問都集中在一個較短時期內(nèi)；在一個較短時期內(nèi)；空間局部性空間局部性：當(dāng)前指令和：當(dāng)前指令和鄰近的幾條指令鄰近的幾條指令，當(dāng)前訪問的數(shù)據(jù)和當(dāng)前訪問的數(shù)據(jù)和鄰近的數(shù)據(jù)鄰近的數(shù)據(jù)都集中在一個都集中在一個較小區(qū)域內(nèi)。較小區(qū)域內(nèi)。202

12、2-2-10第四章 存儲器管理192、虛擬存儲的基本思想n在程序裝入時，不必將其全部讀入到內(nèi)存，在程序裝入時，不必將其全部讀入到內(nèi)存，而而只需將當(dāng)前執(zhí)行需要的只需將當(dāng)前執(zhí)行需要的部分頁或段部分頁或段讀入到讀入到內(nèi)存內(nèi)存，就可讓程序開始執(zhí)行。，就可讓程序開始執(zhí)行。2022-2-10第四章 存儲器管理202、虛擬存儲的基本思想n在程序執(zhí)行過程中，如果需執(zhí)行的指令或訪在程序執(zhí)行過程中，如果需執(zhí)行的指令或訪問的數(shù)據(jù)尚未在內(nèi)存（稱為問的數(shù)據(jù)尚未在內(nèi)存（稱為缺頁或缺段缺頁或缺段），），則程序利用則程序利用OS提供的請求調(diào)頁或調(diào)段功能，提供的請求調(diào)頁或調(diào)段功能，將相應(yīng)的頁或段將相應(yīng)的頁或段調(diào)入調(diào)入到內(nèi)存，然

13、后繼續(xù)執(zhí)行到內(nèi)存，然后繼續(xù)執(zhí)行程序。程序。2022-2-10第四章 存儲器管理212、虛擬存儲的基本思想n另一方面，操作系統(tǒng)將內(nèi)存中另一方面，操作系統(tǒng)將內(nèi)存中暫時不使用的暫時不使用的頁或段調(diào)出保存在外存頁或段調(diào)出保存在外存上，從而騰出空間存上，從而騰出空間存放將要裝入的程序以及將要調(diào)入的頁或段。放將要裝入的程序以及將要調(diào)入的頁或段。2022-2-10第四章 存儲器管理222、虛擬存儲的基本思想n虛擬存儲器的定義虛擬存儲器的定義 具有具有請求調(diào)入請求調(diào)入功能和功能和置換置換功能，功能，能從能從邏輯邏輯上對內(nèi)存容量加以擴(kuò)充的一種上對內(nèi)存容量加以擴(kuò)充的一種存儲器系統(tǒng)。存儲器系統(tǒng)。2022-2-10第

14、四章 存儲器管理233、虛擬存儲的實現(xiàn)方法n虛擬存儲技術(shù)可以結(jié)合虛擬存儲技術(shù)可以結(jié)合連續(xù)分配方式連續(xù)分配方式實現(xiàn)嗎？實現(xiàn)嗎？n虛擬存儲的實現(xiàn)都是基于離散分配的虛擬存儲的實現(xiàn)都是基于離散分配的存儲管理方式建立的。存儲管理方式建立的。2022-2-10第四章 存儲器管理243、虛擬存儲的實現(xiàn)方法n請求分頁系統(tǒng)請求分頁系統(tǒng) 在分頁系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加請求調(diào)頁功能和在分頁系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加請求調(diào)頁功能和置換功能所形成的置換功能所形成的頁式虛擬存儲器系統(tǒng)頁式虛擬存儲器系統(tǒng)。 硬件支持硬件支持：請求分頁的：請求分頁的頁表頁表機(jī)制、缺頁中機(jī)制、缺頁中斷機(jī)構(gòu)、地址變換機(jī)構(gòu)。斷機(jī)構(gòu)、地址變換機(jī)構(gòu)。 軟件支持：調(diào)入和分

15、配策略、置換算法軟件支持：調(diào)入和分配策略、置換算法2022-2-10第四章 存儲器管理253、虛擬存儲的實現(xiàn)方法n請求分段系統(tǒng)請求分段系統(tǒng) 在分段系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加請求調(diào)段功能和在分段系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加請求調(diào)段功能和分段置換功能所形成的分段置換功能所形成的段式虛擬存儲器系段式虛擬存儲器系統(tǒng)統(tǒng)。 硬件支持：請求分段的段表機(jī)制、缺段中硬件支持：請求分段的段表機(jī)制、缺段中斷機(jī)構(gòu)、地址變換機(jī)構(gòu)斷機(jī)構(gòu)、地址變換機(jī)構(gòu) 軟件支持軟件支持2022-2-10第四章 存儲器管理264、虛擬存儲器的特征n多次性多次性n對換性對換性n虛擬性虛擬性 這些擴(kuò)充內(nèi)存的技術(shù)都是以以CPUCPU時時間和外存空間換取昂貴內(nèi)存空間間和

16、外存空間換取昂貴內(nèi)存空間，這是操作系統(tǒng)中的資源轉(zhuǎn)換技術(shù)。2022-2-10第四章 存儲器管理274、虛擬存儲技術(shù)的特征n不連續(xù)性不連續(xù)性：物理內(nèi)存分配的不連續(xù)，虛擬地：物理內(nèi)存分配的不連續(xù)，虛擬地址空間使用的不連續(xù)（數(shù)據(jù)段和棧段之間的址空間使用的不連續(xù)（數(shù)據(jù)段和棧段之間的空閑空間，共享段和動態(tài)鏈接庫占用的空間）空閑空間，共享段和動態(tài)鏈接庫占用的空間）n部分交換部分交換：與交換技術(shù)相比較，虛擬存儲的：與交換技術(shù)相比較，虛擬存儲的調(diào)入和調(diào)出是對部分虛擬地址空間進(jìn)行的；調(diào)入和調(diào)出是對部分虛擬地址空間進(jìn)行的；n大空間大空間：通過物理內(nèi)存和快速外存相結(jié)合，：通過物理內(nèi)存和快速外存相結(jié)合，提供大范圍的虛擬

17、地址空間提供大范圍的虛擬地址空間 總?cè)萘坎怀^物理內(nèi)存和外存交換區(qū)容量之和?？?cè)萘坎怀^物理內(nèi)存和外存交換區(qū)容量之和。2022-2-10第四章 存儲器管理285.3 請求分頁存儲管理方式請求分頁存儲管理方式1、基本思想、基本思想 在進(jìn)程開始運(yùn)行之前，不是裝入全部頁在進(jìn)程開始運(yùn)行之前，不是裝入全部頁面，而是裝入幾個或零個頁面，之后根據(jù)進(jìn)面，而是裝入幾個或零個頁面，之后根據(jù)進(jìn)程運(yùn)行的需要，動態(tài)裝入其它頁面；程運(yùn)行的需要，動態(tài)裝入其它頁面； 當(dāng)內(nèi)存空間已滿，而又需要裝入新的頁當(dāng)內(nèi)存空間已滿，而又需要裝入新的頁面時，則根據(jù)某種算法淘汰某個頁面，以便面時，則根據(jù)某種算法淘汰某個頁面，以便裝入新的頁面。裝

18、入新的頁面。2022-2-10第四章 存儲器管理29XXXX7X5XXX34061260K-64K56K-60K52K-56K48K-52K44K-48K40K-44K36K-40K32K-36K28K-32K24K-28K20K-24K16K-20K12K-16K 8K-12K 4K-8K 0K-4K28K-32K24K-28K20K-24K16K-20K12K-16K 8K-12K 4K-8K 0K-4K虛地址空間虛地址空間物理地址空間物理地址空間 虛頁虛頁塊塊2022-2-10第四章 存儲器管理302、頁表機(jī)制v狀態(tài)位：表示該頁是否裝入內(nèi)存；狀態(tài)位：表示該頁是否裝入內(nèi)存；v訪問位：此頁在

19、一段時間被訪問的次數(shù)，可用訪問位：此頁在一段時間被訪問的次數(shù)，可用來決定淘汰哪頁（由不同的算法決定）；來決定淘汰哪頁（由不同的算法決定）；v修改位：查看此頁是否在內(nèi)存中被修改過；修改位：查看此頁是否在內(nèi)存中被修改過；v外存地址：該頁在外存上的位置。外存地址：該頁在外存上的位置。頁號頁號狀態(tài)位狀態(tài)位 內(nèi)存塊號內(nèi)存塊號外存地址外存地址訪問位訪問位 修改位修改位2022-2-10第四章 存儲器管理31151413121110 9 8 7 6 5 4 3 2 10000000000000000111100001011000000000000011110010001110100110101 000100

20、00000000100011000000000100110在在/不在內(nèi)存不在內(nèi)存頁表頁表虛地址虛地址8196物理地址物理地址245802022-2-10第四章 存儲器管理323、缺頁中斷（Page Fault）處理n在地址映射過程中，在頁表中發(fā)現(xiàn)所要訪在地址映射過程中，在頁表中發(fā)現(xiàn)所要訪問的頁不在內(nèi)存，則產(chǎn)生問的頁不在內(nèi)存，則產(chǎn)生缺頁中斷缺頁中斷。n操作系統(tǒng)接到此中斷信號后，就調(diào)出操作系統(tǒng)接到此中斷信號后，就調(diào)出缺頁缺頁中斷處理程序中斷處理程序，根據(jù)頁表中給出的，根據(jù)頁表中給出的外存地外存地址址，準(zhǔn)備將該頁調(diào)入內(nèi)存。，準(zhǔn)備將該頁調(diào)入內(nèi)存。n此時應(yīng)將缺頁的此時應(yīng)將缺頁的進(jìn)程掛起進(jìn)程掛起（調(diào)頁完成

21、喚醒）（調(diào)頁完成喚醒）2022-2-10第四章 存儲器管理33n如果內(nèi)存中如果內(nèi)存中有空閑塊有空閑塊，則分配一個塊，將，則分配一個塊，將要調(diào)入的頁裝入該塊，并修改頁表中相應(yīng)頁要調(diào)入的頁裝入該塊，并修改頁表中相應(yīng)頁表項的表項的狀態(tài)位狀態(tài)位及相應(yīng)的及相應(yīng)的內(nèi)存塊號內(nèi)存塊號；n若此時內(nèi)存中若此時內(nèi)存中沒有空閑塊沒有空閑塊，則要淘汰某頁，則要淘汰某頁（若被淘汰頁在內(nèi)存期間被修改過，則要將（若被淘汰頁在內(nèi)存期間被修改過，則要將其其寫回外存寫回外存）。）。2022-2-10第四章 存儲器管理34思考n缺頁中斷同一般中斷的區(qū)別？缺頁中斷同一般中斷的區(qū)別？2022-2-10第四章 存儲器管理35缺頁中斷同一般

22、中斷都是中斷，缺頁中斷同一般中斷都是中斷，相同點(diǎn)是相同點(diǎn)是：n保護(hù)現(xiàn)場保護(hù)現(xiàn)場 中斷處理中斷處理 恢復(fù)現(xiàn)場恢復(fù)現(xiàn)場不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：n一般中斷是一條指令完成后中斷，缺頁中斷是一般中斷是一條指令完成后中斷，缺頁中斷是一條指令執(zhí)行期間中斷；一條指令執(zhí)行期間中斷；n一條指令執(zhí)行時可能產(chǎn)生多個缺頁中斷。如指一條指令執(zhí)行時可能產(chǎn)生多個缺頁中斷。如指令可能訪問多個內(nèi)存地址，這些地址在不同的令可能訪問多個內(nèi)存地址，這些地址在不同的頁中。頁中。2022-2-10第四章 存儲器管理36swap A,BABPagexx+1yy+1zz+12022-2-10第四章 存儲器管理37n基于以上特征，請求分頁系統(tǒng)中的基于以

23、上特征，請求分頁系統(tǒng)中的硬件硬件機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)應(yīng)能保存多次中斷時的狀態(tài)，并保應(yīng)能保存多次中斷時的狀態(tài)，并保證最后能返回中斷前產(chǎn)生缺頁中斷的指證最后能返回中斷前產(chǎn)生缺頁中斷的指令處，繼續(xù)執(zhí)行。令處，繼續(xù)執(zhí)行。Virtual AddressTranslationLookaside BufferPage TableTLB missPage faultReal AddressTLB hitOffsetMain MemorySecondaryMemoryLoadpagePage # OffsetFrame #Offset4、地址變換機(jī)構(gòu)2022-2-10第四章 存儲器管理395、調(diào)入策略 (fetch pol

24、icy) 調(diào)入策略確定在外存中頁面的調(diào)入策略確定在外存中頁面的調(diào)入時機(jī)調(diào)入時機(jī)。在頁式虛擬管理中有兩種常用策略。在頁式虛擬管理中有兩種常用策略。n 請求調(diào)頁請求調(diào)頁(demand paging)：只調(diào)入發(fā)生只調(diào)入發(fā)生缺頁時缺頁時所需的頁面。所需的頁面。 優(yōu)點(diǎn)：容易優(yōu)點(diǎn)：容易實現(xiàn)實現(xiàn)。 缺點(diǎn)：對外存缺點(diǎn)：對外存I/O次數(shù)次數(shù)多，多，開銷開銷較大較大2022-2-10第四章 存儲器管理405、調(diào)入策略 (fetch policy) 調(diào)入策略確定在外存中頁面的調(diào)入策略確定在外存中頁面的調(diào)入時機(jī)調(diào)入時機(jī)。在頁式虛擬管理中有兩種常用策略。在頁式虛擬管理中有兩種常用策略。n 預(yù)調(diào)頁預(yù)調(diào)頁(prepagin

25、g)：在發(fā)生缺頁需要調(diào)在發(fā)生缺頁需要調(diào)入某頁時，入某頁時，一次調(diào)入該頁以及相鄰的幾一次調(diào)入該頁以及相鄰的幾個頁個頁。 優(yōu)點(diǎn)：提高調(diào)頁的優(yōu)點(diǎn)：提高調(diào)頁的I/O效率效率。 缺點(diǎn)：基于預(yù)測，若調(diào)入的頁在以后很少缺點(diǎn)：基于預(yù)測，若調(diào)入的頁在以后很少被訪問，則被訪問，則效率效率低。常用于低。常用于程序裝入時程序裝入時的的調(diào)頁。調(diào)頁。2022-2-10第四章 存儲器管理416、調(diào)入頁面來源n進(jìn)程裝入時，將其全部頁面復(fù)制到交換進(jìn)程裝入時，將其全部頁面復(fù)制到交換區(qū)，以后總是區(qū)，以后總是從交換區(qū)調(diào)入從交換區(qū)調(diào)入。 執(zhí)行時調(diào)入執(zhí)行時調(diào)入速度速度快?？?。 要求交換區(qū)要求交換區(qū)空間空間較大。較大。2022-2-10第

26、四章 存儲器管理426、調(diào)入頁面來源n凡是不會被修改的頁面，都直接凡是不會被修改的頁面，都直接從文件區(qū)從文件區(qū)讀入讀入，而被置換時，而被置換時不需調(diào)出不需調(diào)出；可能會被修；可能會被修改的頁面，被置換時需調(diào)出到交換區(qū)，以改的頁面，被置換時需調(diào)出到交換區(qū)，以后從交換區(qū)調(diào)入。后從交換區(qū)調(diào)入。節(jié)省交換區(qū)空間節(jié)省交換區(qū)空間。 可能引發(fā)問題。如：裝入可執(zhí)行文件可能引發(fā)問題。如：裝入可執(zhí)行文件a從而創(chuàng)從而創(chuàng)建進(jìn)程建進(jìn)程P，如果在如果在P執(zhí)行時，改寫了可執(zhí)行文執(zhí)行時，改寫了可執(zhí)行文件件a（如重新編譯和鏈接），而此后如重新編譯和鏈接），而此后P發(fā)生缺發(fā)生缺頁需要從頁需要從a中調(diào)入頁面，則可能會因為各個頁中調(diào)入頁

27、面，則可能會因為各個頁面內(nèi)容無法配合而出錯面內(nèi)容無法配合而出錯(如如Bus Error或或 Segmentation Fault)2022-2-10第四章 存儲器管理437、分配策略 (assignment policy)n最小物理塊最小物理塊的確定的確定 最小物理塊最小物理塊：能保證進(jìn)程正常運(yùn)行所需的：能保證進(jìn)程正常運(yùn)行所需的最小物理塊數(shù)。最小物理塊數(shù)。 常駐集常駐集resident set：頁式虛存管理中給進(jìn)程：頁式虛存管理中給進(jìn)程分配的分配的物理塊數(shù)目物理塊數(shù)目。 取決于取決于指令的格式指令的格式、功能和、功能和尋址方式尋址方式。2022-2-10第四章 存儲器管理447、分配策略 (a

28、ssignment policy)n物理塊的分配策略物理塊的分配策略 固定分配固定分配+局部置換局部置換 可變分配可變分配+全局置換全局置換 可變分配可變分配+局部置換局部置換2022-2-10第四章 存儲器管理457、分配策略 (assignment policy)n物理塊的分配策略物理塊的分配策略 固定分配固定分配+局部置換局部置換 為每個進(jìn)程分配固定數(shù)目的物理塊，在運(yùn)行期為每個進(jìn)程分配固定數(shù)目的物理塊，在運(yùn)行期間不變；間不變； 缺頁時只能從本進(jìn)程的物理塊中選擇一個用于缺頁時只能從本進(jìn)程的物理塊中選擇一個用于換出；換出； 很難確定為每個進(jìn)程分配多少個物理塊。很難確定為每個進(jìn)程分配多少個物理

29、塊。 可變分配可變分配+全局置換全局置換 可變分配可變分配+局部置換局部置換2022-2-10第四章 存儲器管理467、分配策略 (assignment policy)n物理塊的分配策略物理塊的分配策略 固定分配固定分配+局部置換局部置換 可變分配可變分配+全局置換全局置換 可變分配可變分配+局部置換局部置換進(jìn)程進(jìn)程A進(jìn)程進(jìn)程B進(jìn)程進(jìn)程C2022-2-10第四章 存儲器管理477、分配策略 (assignment policy)n物理塊的分配策略物理塊的分配策略 固定分配固定分配+局部置換局部置換 可變分配可變分配+全局置換全局置換 先為每個進(jìn)程分配一定數(shù)目的物理塊，先為每個進(jìn)程分配一定數(shù)目的物理塊，OS也保也保持一個空閑物理塊隊列，