操作系统第四章4精要.ppt

第四章 存储器管理;定义：;抖动（颤动）现象（Thrashing） 请求页式存储管理系统中，若页面置换算法不当，可能会导致下面的情形：刚被调出得页面，不久又要访问，因此要调入，调入后不久又被淘汰，再访问再调入，如此反复，整个系统的页面置换十分频繁，CPU时间主要花费在页面的交换上。这种导致系统效率急剧下降的现象称为抖动现象。 缺页中断率过高 ;§5.3 页面置换算法;§5.3 页面置换算法;假定系统为某进程分配了三个物理块， 并考虑有以下的页面号引用串：7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，1。 ;2. 先进先出(FIFO)页面置换算法 ; （2）实现：已调入内存的页面，按先后次序链接成一队列。 （3）依据: 先进入的可能已经使用完毕。 （4） 随着物理块数的增多缺页率增大！（Belady现象） ;2.先进先出(FIFO)页面置换算法 ;5.3.2 最近最久未使用(LRU)置换算法 ;LRU的实现： 把LRU算法作为页面置换算法是比较好的，它对于各种类型的程序都能适用，但实现起来有相当大的难度，因为它要求系统具有较多的支持硬件。所要解决的问题有： 一个进程在内存中的各个页面各有多久时间未被进程访问； 如何快速地知道哪一页最近最久未使用的页面。 为此，须利用以下两类支持硬件： 1．移位寄存器：定时右移。 2．栈：当进程访问某页时，将其移出压入“栈顶”，“栈底”换出。 ;最近最久未使用（LRU）置换算法;实页;最近最久未使用（LRU）置换算法; 【例】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、2、0、1、5、0、1。采用最近最久未使用置换算法，计算缺页中断次数和缺页中断率。 解：页面置换过程如下表所示：;5.3.3 Clock置换算法 ;页号 ;简单的CLOCK置换算法（近似的LRU算法） 当采用简单的CLOCK算法时，只需为每页设置一位访问位，再将内存中的所有页面都通过链接指针链接成一个循环队列。 当某页被访问时，其访问位被置1。 置换算法在选择一页淘汰时，只需检查页的访问位，是0换出，是1重新置0且暂不换出，再按FIFO检查下一个页面。检查到最后一个页面，若其访问位仍为1，则再返到队首检查。 由于该算法是循环地检查各页面的访问情况，故称为CLOCK算法，置换的是未使用过的页，又称为最近未用算法NRU（Not Recently Used）。; 简单Clock置换算法的流程和示例 ;;;;;;;;5.3.4 其它置换算法 ;2）页面缓冲算法(PBA);需要调入新的页面时，将新页面内容读入到空闲页面链表的第一项所指的页面。 空闲页面和已修改页面，仍停留在内存中一段时间，如果这些页面被再次访问，只需较小开销，而被访问的页面可以返还作为进程的内存页。 当已修改页面达到一定数目后，再将它们一起调出到外存，然后将它们归入空闲页面链表，这样能大大减少I/O操作的次数。;页面抖动（颠簸）的定义： 在页面置换过程中的一种最糟糕的情形是，刚刚换出的页面马上又要换入主存，刚刚换入的页面马上就要换出主存，这种频繁的页面调度行为称为抖动，或颠簸。如果一个进程在换页上用的时间多于执行时间，那么这个进程就在颠簸。抖动的原因：频繁的发生缺页中断（抖动），其主要原因是某个进程频繁访问的页面数目高于可用的物理页帧数目。虚拟内存技术可以在内存中保留更多的进程以提髙系统效率。在稳定状态，几乎主存的所有空间都被进程块占据，处理机和操作系统可以直接访问到尽可能多的进程。但如果管理不当，处理机的大部分时间都将用于交换块，即请求调入页面的操作，而不是执行进程的指令，这就会大大降低系统效率。 ;工作集（驻留集）;5.5请求分段存储管理方式;请求分段中的硬件支持;3. 地址变换机构 ;请求分段中的硬件支持;分段的共享与保护;分段的共享与保护;4.8.2 分段的共享与保护 ;4.8.2 分段的共享与保护 ;4.8.2 分段的共享与保护 ;分段的共享与保护;分段的共享与保护;;;;;3. 分段保护 ;分段的共享与保护;一进程刚获得三个主存块的使用权，若该进程访问页面的次序是{1 3 2 1 2 1 5 1 2 3}，当采用先进先出调度算法时，发生缺页次数是___次，而采用LRU算法时，缺页数是___次。 A.1 B.3 C.4 D.5 E.6 在请求分页存储管理系统中，设一个作业访问页面的序列为{4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5}，设分配给该作业的存储空间有4块，且最初未装入任何页。试计算FIFO和LRU算法的失页率。;(1)采用FIFO页面置换算法时,该作业运行时缺页情况如下表所示: