[工学]chapter5-2存储管理89.ppt

5.4.1 页式管理的基本原理及基本方法 通过逻辑地址求页号和页内地址 （4）主存分配原则：系统以页为单位把主存分给作业或进程，并且分给一个作业或进程的各页不一定是相邻的和连续的；也就是说一个作业点的相邻的连续的几个页，可能会被装入主存中分散的几个页面中。 （5）为实现地址变换而设置页表和页表地址寄存器 （6）分页系统中地址结构：指令中的地址场被分为两部分：一部分表示该地址的页号，另一部分表示页内地址 （7）页（面）尺寸的取值规律 一般为2的整数幂，取512至4096之间 5.4.2 静态页面管理 为配合页表使用，系统设置一个页表地址寄存器，其格式为： 页表长 页表始址 ②请求表：用来确定作业或进程的虚拟空间中的各页在内存中实际对应位置。该表整个系统一张。 ③存储页面表：用来管理内存页面的使用情况。整个系统一张。如：位示图， 空闲页面链：基本同分区存储管理中的自由链表。 4.快表 如果把页表放在主存中，无疑会影响系统的性能。这是因为每次访问主存，首先必须访问页表，读出页描述子，之后根据形成的实际地址再访问主存，这样使访问主存的次数加倍，因而使总的处理速度明显下降。 为了解决这个问题人们采用一组硬件寄存器，存放当前访问过的页的页描述子， 　　 每次访问主存时，首先查找快表，若找到所需的页描述子，则快速形成物理地址。否则从页表中查找后形成物理地址，同时把页描述子写入快表。如果设计得当，快表的命中率可以很高。 具有快表的地址变换机构 1.需要解决的问题 系统需要解决下面三个问题： 系统如何获知进程当前所需页面不在主存。 当发现缺页时，如何把所缺页面调入主存。 当主存中没有空闲的页框时，为了要接受一个新页，需要把老的一页淘汰出去，根据什么策略选择欲淘汰的页面。 2. 页描述子的扩充 页号、驻留位、内存块号、外存地址、访问位、修改位、（存取控制、辅存地址） 中断位：表示该页是在内存还是在外存 访问位：表示该页最近被访问过，根据访问位来决定淘汰哪页 修改位：查看此页是否在内存中被修改过 3.请求分页环境下地址变换过程（软硬件结合过程） （1）分页地址变换硬件按下面步骤： ①将地址寄存器中虚拟地址由硬件自动截成p和d； ②硬件自动根据页表地址寄存器和页号p访问页表，查看该页状态位，判断其是否在主存？若在内存，则转④若不在内存，则转③； ③硬件自动触发缺页中断，将缺页调入内存； ④硬件自动完成地址拼接； ⑤完成指令，并将下一条指令放入指令译码器和地址寄存器转① （2）中断硬件工作 ①缺页中断被接受后，中断处理硬件自动进行处理机状态切换，并把CPU控制权转个缺页中断处理程序。 （3）缺页中断处理程序工作 ①保留现场； ②根据分页策略决定分给一页（请求分页）或几页（提前分页）； ③是否有足够内存，若有，则转④，若否，则转⑤； ④读入所需页面，调整页表、空闲页表等，恢复现场，返回； ⑤根据置换策略选择淘汰页，如淘汰页被修改过，则将该页写回页面缓冲池，调整页表、空闲页表，返回。 2.页面置换算法 1.页的分配策略： 局部分配：当无空间存放空闲页面时，只选择本进程占有的页面予以淘汰 全局分配：当无空间存放页面时，从系统所有进程占有的页面中选择淘汰页 2.置换算法 （1）随机淘汰法 （2）轮转法（RR）和FIFO法 RR法：循回换出内存中一个可以被换出的页 FIFO法：将在内存中驻留时间最长的一页换出 FIFO法的实现方法：需将各个已分配的页面按分配的时间顺序连接起来，组成FIFO队列，并设置一个指针指向FIFO队列的队首页面，当要置换时，只需把置换指针所指向的FIFO队列的首页换出，而把换入的页连接在FIFO队尾。 Belady现象：在采用FIFO算法时，一般情况下，分给进程的页面数增多时，其缺页率会减少，但是，在没有给进程分配足它所要求的页面时，有时会出现分的页面越多，缺页次数反而增加的现象。 示例一：设进程P共有8页，分给该进程3个页面，若程序访问内存的顺序为页号7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1.则P的各页面变化如下所示：注√表示发生了缺页中断 计算缺页率：（正常情况） 3个页面的情况：12/17=70.5% 4个页面的情况：9/17=52.9% Belady示例2 示例二：设进程P共有5页，分给该进程3个页面，若程序访问内存的顺序为页号1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5.则P的各页面变化如下所示：注√表示发生了缺页中断。 计算缺页率：（不正常情况） 3个页面的情况：9/12=75% 4个页面的情况：10/12=83.3% （3）最近最久未使用法（LRU） 换出离当前时间最久没有被使用的页