操作系统课件存储管理.pptVIP

小结 1、动态分区管理原理。 2、页式管理原理，特点，地址映射机构及越界保护，缺页中断及其处理过程。 3、段式管理原理，特点，地址映射机构及越界保护，缺段中断及其处理过程。 4、段页式管理原理，特点，地址映射机构及越界保护。 5、存储管理。 小结 本章要求掌握: 1、覆盖与交换概念。 2、分区管理，请求页式管理、段式、段页式地址映射机构及其越界保护。 3、缺页中断及其处理过程 4、页面置换算法FIFO异常现象。 缺页中断(Page Fault) 处理 如果内存中有空闲块，则分配一个块，将要调入的页装入该块，并修改页表中相应页表项的状态位及相应的内存块号； 若此时内存中没有空闲块，则要淘汰某页（若被淘汰页在内存期间被修改过，则要将其写回外存）。 5.4.4 请求页式管理中的置换算法 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； 5.4.4 页面置换分类 先进先出页面置换算法（FIFO） 轮转算法（clock） 最近最久未使用页面置换算法(LRU, Least Recently Used) 最不经常使用(LFU, Least Frequently Used) 先进先出页面置换算法(FIFO) 置换原理 选择建立最早的页面被置换。可以通过链表来表示各页的建立时间先后。 特点 性能较差。较早调入的页往往是经常被访问的页，这些页在FIFO算法下被反复调入和调出。并且有Belady现象 Belady现象：采用FIFO算法时，如果对一个进程未分配它所要求的全部页面，有时就会出现分配的页面数增多，缺页率反而提高的异常现象。 Belady现象的原因：FIFO算法的置换特征与进程访问内存的动态特征是矛盾的，即被置换的页面并不是进程不会访问的。 先进先出页面置换算法(FIFO)(例) 有一虚拟存储系统，采用先进先出的页面淘 汰算法。在内存中为每个进程分配3块。进 程执行时使用页号的顺序为4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5 (1) 该进程运行时总共出现几次缺页。 (2) 若每个进程在内存有4块，又将产生几次缺页。 (3) 如何解释所出现的现象。 m=3时，缺页中断9次 m=4时，缺页中断10次 FIFO页面淘汰算法会产生异常现象（Belady现象），即：当分配给进程的物理页面数增加时，缺页次数反而增加 最近最久未使用置换算法（LRU） 置换原理 选择最后一次访问时间距离当前时间最长的一页并淘汰之。即淘汰最长时间没有使用的页。 特点 局部性原理的合理近似，性能接近最佳置换算法。实现代价很高（软件方法或硬件方法） 例题 某程序在内存中分配三个块，访问页的走向为4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5，按FIFO、LRU算法分别计算缺页次数。 假设开始时所有页均不在内存。 FIFO LRU 5.5 段式与段页式存储管理 5.5.1 分段存储管理基本思想 用户程序划分 按程序自身的逻辑关系划分为若干个程序段，每个程序段都有一个段名，且有一个段号。段号从0开始，每一段段内也从0开始编址，段内地址是连续的。 逻辑地址 分段存储管理基本思想 内存划分 内存空间被动态的划分为若干个长度不相同的区域，称为物理段，每个物理段由起始地址和长度确定。(物理内存的管理采用动态分区) 内存分配 以段为单位分配内存，每一个段在内存中占据连续空间（内存随机分割，需要多少分配多少），但各段之间可以不连续存放。 5.5.2 段式管理的实现原理 1、段式虚拟空间 段地址映射的数据结构有段表、段表首址指针和段表的长度。 段表首址指针和段表长度存放在进程自己的PCB中。 段表一般包括有段的长度、段的首址和存取状态等信息。 每一进程有个段表，程序的每一个段在段表中占用一个表目。 2、内存的分配 空闲块管理 空闲块表（队列） 内存分配算法（三种） 首次，最佳，最坏 与动态分区管理相同 3. 段式地址变换 5.5.3 段式管理的优缺点 分段与分页主要有以下差别： 分页是出于系统管理的需要，分段是出于用户应用的需要。 一条指令或一个操作数可能会跨越两个页的分界处，而不会跨越两个段的分界处。 页大小是系统固定的，而段大小则通常不固定。 优点： 没有内碎片，外碎片可以通过内存紧缩来消除。 便于改变进程占用空间的大小。 缺点： 进程全部装入内存。 5.5.4 段页式存储管理基本思想 用户程序划分 按段式划分（对用户来讲，按段的逻辑关系进行划分；对系统讲，按页划分每一段） 逻辑地址 内存划分 按页式存储管理方案 内存分配