第六章 段页式存储管理.ppt

操作系统 第十讲 段式存储管理 段页式存储管理 覆盖技术与交换技术 分段系统的地址变换过程 结合前面学过的存储管理模式，试分析：段式存储管理系统中是如何实现存储保护的？ 段式管理的存储保护主要有两种。一种是地址越界保护法，另一种是存取方式控制保护法。具体的措施有： 1)利用段表及段长来实现段的保护，防止程序执行的时地址越界 2）存取权限保护法，在段表中设有“存取权”一项，可对程序的访问权限进行各种必要的限制 3）存取保护键保护：由于I/O通道对存储器的访问是不通过段表的，因此有的机器还采用存储保护键来保护 试分析：如何实现多个作业对一个信息段的共享？ 如果多个用户进程或作业需要共享某段程序或者数据，可以使用不同的段名，在各自的段表中填入已在内存中的共享段的地址，并设置适当的读写控制权，就可以做到共享一个内存段的信息。 有关信息共享 分段系统的一个突出优点，是易于实现段的共享，即允许若干个进程共享一个或多个分段，且对段的保护也十分简单易行。在分页系统中，虽然也能实现程序和数据的共享，但远不如分段系统来得方便。 我们通过一个例子来说明这个问题。例如，有一个多用户系统，可同时接纳40个用户，他们都执行一个文本编辑程序(Text Editor)。如果文本编辑程序有160 KB的代码和另外40 KB的数据区，则总共需有 8 MB的内存空间来支持40个用户。如果160 KB的代码是可重入的(Reentrant)，则无论是在分页系统还是在分段系统中，该代码都能被共享，在内存中只需保留一份文本编辑程序的副本，此时所需的内存空间仅为1760 KB(40×40+160)，而不是8000 KB。 假定每个页面的大小为4 KB，那么，160 KB的代码将占用40个页面，数据区占10个页面。为实现代码的共享，应在每个进程的页表中都建立40个页表项，它们的物理块号都是21#～60#。在每个进程的页表中，还须为自己的数据区建立页表项，它们的物理块号分别是61#～70#、71#～80#、81#～90#，…，等等。 09年考研真题 一个分段存储管理系统中，地址长度为32位，其中段号占8位，则段长最大? A．2的8次方字节??B.2的16次方字节??C.2的24次方字节??D.2的32次方字节? 段式管理的优缺点 分段是支持用户内存观点的一种内存管理模式 优点： 便于动态申请内存 管理和使用统一化 便于共享和保护√ 便于动态链接 缺点 有碎片问题 试设计：利用段表和页表实现地址映射 试画出下图：段页式系统中的地址变换机构 在段页式系统中，为了获得一条指令或数据，须三次访问内存。第一次访问是访问内存中的段表，从中取得页表始址；第二次访问是访问内存中的页表，从中取出该页所在的物理块号，并将该块号与页内地址一起形成指令或数据的物理地址；第三次访问才是真正从第二次访问所得的地址中，取出指令或数据。 　　显然，这使访问内存的次数增加了近两倍。为了提高执行速度，在地址变换机构中增设一个高速缓冲寄存器。每次访问它时，都须同时利用段号和页号去检索高速缓存，若找到匹配的表项，便可从中得到相应页的物理块号，用来与页内地址一起形成物理地址；若未找到匹配表项，则仍须再三次访问内存。 试比较覆盖技术与交换技术 共同点 进程的程序和数据主要放在外存，当前需要执行的部分放在内存，内外存之间进行信息交换 都是利用外存来逻辑扩充内存，两种技术的发展导致了虚拟技术的出现 不同点 控制交换的方式不同 与覆盖技术相比，交换技术不要求用户给出程序段之间的逻辑覆盖结构；而且，交换发生在进程或作业之间，而覆盖发生在同一进程或作业内。此外，覆盖只能覆盖那些与覆盖段无关的程序段 交换技术（续1） 交换技术实现中的几个问题 选择原则 即：将哪个进程换出/内存？ 例子：分时系统，时间片轮转法或基于优先数的调度算 法，在选择换出进程时，要确定换出的进程是要长时间 等待的 需要特殊考虑的是：任何等待I/O的进程中存在的问题 解决： 从不换出处于等待I/O状态的进程 有些I/O进程因DMA而不能换出内存或换出前需要操作 系统的特殊帮助 交换技术（续2） 交换时机的确定 何时需发生交换？ 例子： 只要不用就换出（很少再用） 只在内存空间不够或有不够的危险时换出 交换时需要做哪些工作？ 需要一个盘交换区：必须足够大以存放所有 用户程序的所有内存映像的拷贝；必须对这些 内存映像的直接存取 交换技术（续3） 换入回内存时位置的确定 换出后再换入的内存位置一定要在换出前的原 来位置上吗？ 受地址“绑定”技术的影响，即绝对地址产生时机的限制： 如果进程中引用的地址都是绝对地址，则必须换入原来的位置 如果进程中引用的地址是相对地址，则不必换入原来的位置，可通过地址重定位。 * * 四、段式存储管理