第8章_虚拟存储管理要点解析.ppt

8．1．2 虚拟存储器 实现方法：一个进程在运行之时，没有必要全部装入内存，而只把当前运行所需要的页（段）装入内存便可启动运行，而其余部分则存放在磁盘上。程序在运行时，如果所需要的页（段）已经调入内存，便可以继续执行下去。如果所需要的页（段）不在内存，此时程序应利用操作系统所提供的请求调页（段）功能，将该页（段）调入内存，以使程序能够运行下去。如果此时分配给该程序的内存已全部占用，不能装入新的页（段），则需要利用系统的置换功能，把内存中暂时不用的页（段）调出至磁盘上，腾出足够的内存空间，再将所要装入的页（段）调入内存，使程序能够继续运行下去。 8．1．2 虚拟存储器 虚拟存储器的定义：是指仅把进程的一部分装入内存便可运行的存储器系统，它具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。 虚拟存储器的逻辑容量：虚拟存储器的逻辑容量由系统的寻址能力和外存容量之和所决定。 8．2 请求分页式存储管理方式 请求分页式存储管理是在分页式存储管理的基础上，增加了请求调页功能、页面置换功能而形成的页式虚拟存储系统。它是目前常用的一种虚拟存储器的方式。 8．2 ．1 请求分页式存储管理的基本概念 基本原理：在请求分页式存储管理系统中，进程运行之前将一部分页面装入内存，另外一部分页面则装入外存。在进程运行过程中，如果所访问的页面不在内存中，则发生缺页中断，进入操作系统，由操作系统进行页面的动态调度。其方法如下： 找到被访问页面在外存中的地址； 在内存中找一个空闲块，如果没有，则按照淘汰算法选择一个内存块，将此块内容写回外存，修改页表； 读入所需的页面，修改页表； 重新启动进程，执行被中断的指令。 8．2 ．1 请求分页式存储管理的基本概念 页表机制：纯分页的页表只有两项：页号和物理块。而请求分页存储管理增加了调入功能和置换功能，故需在页表中增加若干项，供程序在换进换出时参考。下面所示是一请求分页系统中的页表： 8．2 ．1 请求分页式存储管理的基本概念 8．2 ．2 页面分配策略 内存页面分配策略： 平均分配 ：将内存中的所有可供分配的物理块，平均分配给各个进程。这是最简单的分配方式，它看起来很公平，但实际上很不公平，因为它没有考虑进程的大小等因素。 按进程大小比例分配 ：系统按进程的大小按比例分配物理块。若m为可用物理块总和，S为各进程页面总和，si为第i个进程的页面数，则为第i个进程分配的页面数为： 按进程优先级比例分配 ：为照顾重要的、紧迫的进程，使其能够尽快的完成，可以为其分配较多的内存物理块。 8．2 ．2 页面分配策略 外存块的分配策略： 静态分配 ：一个进程在运行前，将其所有页面全部装入外存。当某一外存页面被调入内存时，所占用外存页面并不释放。这样，当该页面以后被淘汰时，如果它在内存中未被修改过，则不必写回外存，因为外存中有一个和它完全相同的副本，这可以减少因页面调度而引起的系统开销，代价是牺牲一定的外存空间。 动态分配 ：一个进程在运行前，仅将未装入内存的那部分页面装入外存。当某一外存页面被调入内存，释放所占用的外存空间。这样，当该页面以后被淘汰时，不管它在内存中是否被修改过，都必须重新为其申请外存物理块，将该页重新写回外存。这种方法的优点是节省外存空间，但会增加由页面调度而引起的系统开销。 8．2 ．3 页面调入时机 请求调页策略：当发生缺页中断时进行调度，即当访问某一页而该页不在内存时，立即提出请求，由系统将所需页面调入内存。显然，采用纯请求调页策略，被调入内存的页面一定会被用到，不会发生无意义的页面调度。但是，请求调页策略也有一个缺点，从缺页中断发生到页面被调入内存，发生缺页中断的进程必须等待，影响了进程的推进速度。 预调页策略：由于在外存上查找所缺的页，须经历较长的时间。如果一个进程存放在外存中的许多页在一个连续的区域中，每次调入若干个页会比每次调入一页更高效些。但如果调入的一批页面中的大多数都未被访问，则这种调入又是低效的。可见，如果预测比较准确，会大大降低缺页中断率，从而提高进程的推进速度。 8．2 ．4 页面置换算法 最佳置换算法（OPT，Optimal）：最佳置换算法置换那些以后永不再使用的或者在最长的时间以后才会用到的页面。显然，这种算法的缺页率最低。然而，该算法只是一种理论上的算法，因为很难估计哪一个页面是以后永远不再使用或在最长时间以后才会用到的页面，所以，这种算法是不能实现的。尽管如此，该算法仍然是有意义的，可以把它作为衡量其它算法优劣的一个标准。 8．2 ．4 页面置换算法 【例8-1】假定系统为某进程分配了3个物理块，页面访问序列为：5、0、1、2、0、3、0、4、2、3、0、3、2、1