memory操作系统原理.ppt

§5.7 请求分页技术 驻留位（中断位）：表示该页是在内存还是在外存 访问位：根据访问位来决定淘汰哪页（由不同的算法决定） 修改位：查看此页是否在内存中被修改过 页号 中断位 内存块号 外存地址 访问位 修改位 页表的扩充 §5.7 请求分页技术 程序在执行时，首先检查页表，当存在位指示该页不在主存时，则引起一个缺页中断发生，相应的中断处理程序把控制转向缺页中断子程序。执行此子程序，即把所缺页面装入主存。然后处理机重新执行缺页时打断的指令。这时，就将顺利形成物理地址。缺页中断的处理过程是由硬件和软件共同实现的。 缺页中断 §5.7 请求分页技术 §5.7 请求分页技术 缺页中断同一般中断都是中断，相同点是： 保护现场 中断处理 恢复现场 不同点： 一般中断是一条指令完成后中断，缺页中断是一条指令执行时中断 一条指令执行时可能产生多个缺页中断。如指令可能访问多个内存地址，这些地址在不同的页中。 §5.7 请求分页技术 5.7.2 页面置换算法 1.最佳置换算法 最佳置换算法是由Belady于1966年提出的一种理论上的算法。 其所选择的被淘汰页面，将是以后永不使用的，或许是在最长(未来)时间内不再被访问的页面。采用最佳置换算法，通常可保证获得最低的缺页率。 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 §5.7 请求分页技术 §5.7 请求分页技术 2.先进先出(FIFO)页面置换算法 FIFO算法是最早出现的页面置换算法。该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中停留时间最长（年龄最老）的一页予以淘汰 。 §5.7 请求分页技术 为了说明FIFO页面置换算法相关的可能问题，考虑一下引用串：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。 注意到对4个可用内存块的缺页次数（10）比3个内存块的缺页次数（9）还要大。这种令人难以相信的结果称为Belady异常现象，即缺页次数随内存块增加而增加。 §5.7 请求分页技术 3.最近最久未使用(LRU)置换算法 最近最久未使用置换算以“最近的过去”作为“不久将来”的近似，选择最近一段时间内最久没有使用的页面淘汰掉。它的实质是：当需要置换一页时，选择在最近一段时间里最久没有使用过的页面予以淘汰 。 §5.7 请求分页技术 4. LRU的近似算法 （1）附加引用位算法 通过在规定时间间隔里记录引用位，能获得额外顺序信息。可以为位于内存中的每个页表中的每一页保留一个8 bit的字节。在规定的时间间隔（如，每100ms）内，时钟定时器产生中断并将控制权交给操作系统。操作系统把每个页的引用位转移到其8 bit字节的高位，而将其他位右移，并抛弃最低位。这些8 bit移位寄存器包含着该页在最近8个时间周期内的使用情况。如果移位寄存器含那么该页在8个时间周期内没有使用；如果移位寄存器的值那么该页在过去每个周期内都至少使用过一次。 具有值移位寄存器的也要比值页使用更为频繁。如果将这8 bit字节作为无符号整数，那么具有最小值的页为LRU页，可以被置换出去。如果这个数字不惟一，可以置换所有具有最小值的页或在这些页之间采用FIFO来选择替换。 §5.7 请求分页技术 （2）第二次机会置换法 第二次机会置换法（Second Chance Page Replacement, SCR）是对FIFO算法的改进，以避免把经常使用的页面置换出去。当选择某一页面置换时，就检查最老页面的引用位：如果是0，就立即淘汰该页；如果该引用位是1，就给它第二次机会，并选择下一个FIFO页。当一个页获得第二次机会时，其引用位清零，到达时间设为当前时间。因此，获得第二次机会的页，在所有其他页置换（或获得第二次机会）之前，是不会被置换的。另外，如果一个页经常使用，它的引用位总保持为1，那么它就不会被置换。 §5.7 请求分页技术 （3）改进型二次机会置换法 由访问位A和修改位M可以组合成下面四种类型的页面： 1类(A=0, M=0)：表示该页最近既未被访问，又未被修改，是最佳淘汰页。 2类(A=0, M=1)：表示该页最近未被访问，但已被修改，并不是很好的淘汰页。 3类(A=1, M=0)：最近已被访问，但未被修改，该页有可能再被访问。 4类(A=1, M=1)：最近已被访问且被修改，该页可能再被访问。 §5.7 请求分页技术 在进行页面置换时，需要同时检查访问位和修改位，以确定该页是四类页面中的那一种。其执行过程可分成以下三步： 从指