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分页式存储管理的地址变换 地址结构与数对（页号，页内位移）的形成 思考题 一个实行分页式存储管理的系统，内存块尺寸为2KB/块，现有一个用户，其相对地址空间为0-5129B，若将此作业装入内存，系统分配给他的存储容量为多少字节？ 程序如何运行？ 基本地址变换方式的缺点 CPU在每存取一个数据时，都要两次访问内存：页表存放在内存中。 第一次是访问内存中的页表，从中找到指定页的物理块号，再将块号与页内位移拼接，形成物理地址。 第二次访问内存时，从第一次所得地址中获得所需数据(或向此地址中写入数据)。 改进方法：具有快表（相联寄存器）的地址变换机构 特点 减少访问内存时间 增加存储空间 命中率：通过快表实现内存访问的成功率 示例 假定CPU访问一次内存时间为200ns，访问一次快表时间为40ns，快表命中率为90%，试问现在进行一次内存存取的平均时间是多少？比只采用页表下降了多少？ 采用快表： （200＋40）×90%＋(200+200)×(1-90%)＝256ns 只采用页表： 两次访问主存的时间: 200ns×2＝400ns。 特点 减少访问内存时间 增加存储空间 命中率：通过快表实现内存访问的成功率 例 假定CPU访问一次内存时间为200ns，访问一次快表时间为40ns，快表命中率为90%，试问现在进行一次内存存取的平均时间是多少？比只采用页表下降了多少？ 采用快表： （200＋40）×90%＋(200+200)×(1-90%)＝256ns 只采用页表： 两次访问主存的时间: 200ns×2＝400ns。 4.3.4 内存块的分配与回收 1.存储分块表 2.位图 3.单链表 1、存储分块表 1、存储分块表 操作系统设一张表格，记录内存中每一块的使用情况 2.位图 用二进制位与内存块的使用状态建立起联系，0为空闲，1为已分配 3.单链表 分页存储管理特点 1 内存被分成大小相等的块 2 用户作业相对地址空间被分成相同大小的页 3 不要求占用连续存储空间 4 有内部碎片：平均不超过半页 5 要求全部装入内存 分段地址转换示例 在分段存储管理中，有某作业的段表如下： 已知该作业中的6个逻辑地址为： (1) [0,430]; (2) [3,400]; (3) [1,10]; (4) [2,2500]; (5) [4,42]； （6）[1,11]。试求其对应的物理地址。 虚拟存储需要解决的问题 （1）程序运行时，如何发现信息不在内存? （2）不在内存的信息，如何调入内存? 2.缺页中断处理过程 课后思考题： 分析缺页中断与一般中断的区别。 缺页率(page fault rate) 页面置换算法 功能：需要调入页面时，选择内存中哪个物理页面被置换。称为replacement policy。 目标：把未来不再使用的或短期内较少使用的页面调出，通常只能在局部性原理指导下依据过去的统计数据进行预测。 4.8 请求分段存储管理方式 4.8.1请求分段中的硬件支持 4.8.2分段的共享与保护 4.8.1请求分段中的硬件支持 1．段表机制 2．缺段中断机构 3．地址变换机构 1．段表机制 (1) 存取方式：标识本分段的存取属性是只执行、只读，还是允许读/写。 (2) 访问字段A：用于记录该段被访问的频繁程度。 (3) 修改位M：表示该段在进入内存后是否已被修改过。 (4) 存在位P：指示本段是否已调入内存。 (5) 增补位：表示本段在运行过程中是否做过动态增长。 (6) 外存始址：指示本段在外存中的起始地址。 2．缺段中断机构 3．地址变换机构 4.8.2分段的共享与保护 1．共享段表 2．共享段的分配与回收 1) 共享段的分配 由于共享段是供多个进程所共享的，因此，对共享段的内存分配方法与非共享段的内存分配方法有所不同。 2) 共享段的回收 3．分段保护 1) 越界检查 2) 存取控制检查 3) 环保护机构 低编号的环具有高优先权。在环系统中，程序的访问和调用应遵循以下规则： (1) 一个程序可以访问驻留在相同环或较低特权环中的数据。 (2) 一个程序可以调用驻留在相同环或较高特权环中的服务。 环保护机构示意图 各种存储方法比较 本章小结 掌握存储管理的功能 掌握动态分区管理原理 掌握对换技术的概念 熟练掌握先进先出页面置换算法和最近最久未使用页面置换算法。 掌握请求页式管理、段式、段页式地址变换及其越界保护 分页与分段的主要区别 复习思考题 习题4.6，4.9， 4.13，4.14，4.16-4.26 参考教材 汤小丹等. 计算机操作系统（第三版）, 西安电子科技大学出版社，2007. Abraham Silbe