2016第四章存储管理21.ppt

四、分段和分页的比较 分段是信息的逻辑单位，由源程序的逻辑结构所决定，用户可见， 段长可根据用户需要来规定，段起始地址可从任何主存地址开始。 分段方式中，源程序(段号，段内位移)经连结装配后地址仍保持二维结构。 分页是信息的物理单位，与源程序的逻辑结构无关，用户不可见， 页长由系统确定，页面只能以页大小的整倍数地址开始。 分页方式中，源程序(页号，页内位移)经连结装配后地址变成了一维结构。 * 4.5 虚拟存储管理 前面介绍的各种存储管理方式中，在装入一个作业时要求将它全部装入内存，才可运行。 可能出现两种情况： （1）有些作业所需内存空间已超出内存总容量。 （2）为提高系统资源效率，内存中同时装入多道作业，用户作业所需空间超出了内存空闲空间。 如何解决？ * 1968年美国Denning提出程序局部性原理 程序局部性原理 程序在执行时呈现出高度的局部性特征，即在一较短的时间内，程序的执行仅局限于某个部分；相应地，它所访问的存储空间也局限于某个区域。 时间局部性 一条指令被执行了，则在不久的将来它可能再被执行,典型原因是程序中的循环。 空间局部性 若某一存储单元被访问，则在不久之后，与该存储单元相邻的单元也可能被访问,典型原因是程序的顺利执行。 * 基于程序局部性原理，就没有必要把一个作业一次性全部装入内存再开始运行。 而是仅将当前使用部分装入主存，其余部分存放在磁盘中，启动程序运行，进程执行过程中，若所访问的程序和数据在主存时可顺利执行；若不在主存时，由系统自动将这部分信息从磁盘装入主存（部分装入），若装入时没有足够空闲物理空间，便把主存中暂时不用的信息移至磁盘（部分替换）。 这样的计算机系统好像为用户提供了一个存储容量比实际主存大得多的存储器，就称为虚拟存储器。 * 1.虚拟存储器定义 在具有层次结构存储器的计算机系统中，采用自动实现部分装入和部分替换功能，为用户提供一个比物理主存容量大得多的，可寻址的一种“主存储器”。 虚拟存储器的容量受限于计算机的地址结构和可用的磁盘容量，如Intel x的地址线是32位，则程序的可寻址范围是4G，Windows和Linux都为应用程序提供一个4G的逻辑主存。 * 2.虚拟存储器实现方法 虚拟存储器是建立在离散分配的内存管理技术基础上的，它主要有以下3种实现方法： 请求分页虚拟存储管理 用户程序要装入内存时，仅装入当前使用的页面，启动程序运行，在运行的过程中，若发现要访问的页面不在内存，则由系统自动装入所需页面，若内存空间已满，则根据某种算法置换某个页面，以便装入新的页面。 请求分段虚拟存储管理 用户程序要装入内存时，首先把当前需要的段装入主存，启动程序运行，在运行的过程中，若发现要访问的段不在内存，则由系统自动装入所需段，若内存空间已满，则根据某种算法置换某段，以便装入新的段。 请求段页式虚拟存储管理 请求分页 + 请求分段 * 45 缺页处理 ① 程序2在请求分页系统中的存储映像 0 1KB 2KB 4KB?1 程序2地址空间 mov r1,[2120] add r1,[3410] 006251 006802 3KB 0 1KB 主存 2KB 3KB 4KB 5KB 6KB 7KB 8KB 9KB 10KB?1 0 2 1 4 2 程序2页表 os os 程序2 第 1页 程序2 第 0页 3 页号 ... 驻留 页框号 0 0 1 1 ... ... ... ... 程序2在请求分页系统中的存储映像 二、请求分页虚拟存储管理 为了实现请求分页技术，页表应增加相应的内容，反映该页是否在内存，在外存的位置，在内存的时间的长短等。 驻留位：指示该页是否在内存 修改位：指示该页调入内存后是否修改 引用位：记录该页被访问的次数，或者最近已有多长时间未被访问，共选择换出页面时参考。 外存地址：指示该页在外存上的地址。 页号 内存块号 驻留位 修改位 保护字段 外存地址 * ... 引用位 请求分页虚存地址转换过程(1) 逻辑空间地址 主存(用户区) CPU 逻辑地址 缺页中断处理 ①分解地址 访 问 MMU ②查快表 快表 ③命中 ④不命中 ⑤页表命中 ⑦发缺页中断 ⑧调页 ⑨装入、改表 辅存 主存(系统区)运行进程页表 ④查页表 运行进程页表基址 ⑥装入快表 运行进 程映象 进程切换时装入 页框号 页号 页内地址 * [2500] 物理地址 页内地址 外页表 或查页表中的外存地址 上节所介绍的连续分配方式，会出现碎片问题，虽然采用“紧凑”的方法将许多碎片拼接成可用的大块空间，但须为之付出很大开销，