计算机操作系统4节.ppt

2、信息的保护 越界检查 存取控制检查 环保护机制 4.5 虚拟存储器的基本概念 4.5.1 虚拟存储器的引入 1. 常规存储器管理方式的特征 一次性。 (2) 驻留性。 思考： 程序必须小于内存或完全装入内存才能运行？ 程序暂时不执行或运行完是否还必须占用内存？ 2. 程序局部性原理 在一段时间内一个程序的执行往往呈现出高度的局部性，表现在时间与空间两方面： 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（程序中大量的循环操作） 空间局部性 若某一存储单元被使用，则在一定时间内，与该存储单元相邻的单元可能被使用（程序的顺序执行） 虚拟存储技术 虚存：把内存与外存有机的结合起来使用，从而得到一个容量很大的“内存”，这就是虚存 实现思想：当进程运行时，先将一部分程序装入内存，另一部分暂时留在外存，当要执行的指令不在内存时，由系统自动完成将它们从外存调入内存工作 目的： 提高内存利用率 3. 虚拟存储器定义 所谓虚拟存储器， 是指具有请求调入功能和置换功能， 能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。其逻辑容量由内存容量和外存容量之和所决定，其运行速度接近于内存速度，而每位的成本却又接近于外存。可见，虚拟存储技术是一种性能非常优越的存储器管理技术，故被广泛地应用于大、 中、 小型机器和微型机中。 ? 4.5.2 虚拟存储器的特征 多次性  对换性 3. 虚拟性 4.6 请求分页存储管理方式 基本思想 在进程开始运行之前，不是装入全部页面，而是装入一个或零个页面，之后根据进程运行的需要，动态装入其它页面；当内存空间已满，而又需要装入新的页面时，则根据某种算法淘汰某个页面，以便装入新的页面 基本分页+请求调页功能+页面置换功能 1. 页表机制 页号 物理块号 状态位P 访问字段A 修改位M 外存地址 2 缺页中断（Page Fault）处理 在地址映射过程中，在页表中发现所要访问的页不在内存，则产生缺页中断。操作系统接到此中断信号后，就调出缺页中断处理程序，根据页表中给出的外存地址，将该页调入内存，使作业继续运行下去 如果内存中有空闲块，则分配一页，将新调入页装入内存，并修改页表中相应页表项目的驻留位及相应的内存块号 若此时内存中没有空闲块，则要淘汰某页，若该页在内存期间被修改过，则要将其写回外存 3. 地址变换机构 图 4-24 请求分页中的地址变换过程 4. 内存分配策略和置换策略 在请求分页系统中，可采取两种内存分配策略，即固定和可变分配策略。在进行置换时， 也可采取两种策略，即全局置换和局部置换。于是可组合出以下三种适用的策略。 1) 固定分配局部置换(Fixed Allocation, Local Replacement) 2) 可变分配全局置换(Variable Allocation, Global Replacement) 3) 可变分配局部置换(Variable Allocation, Local Replacemen 5 调页策略 预调页策略 2) 请求调页策略 4.7 页面置换算法 1. 最佳(OPT)置换算法 该算法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。 用来选择换出页面的算法 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 图 4-25 利用最佳页面置换算法时的置换图 2. 先进先出(FIFO)页面置换算法 图 4-26 利用FIFO置换算法时的置换图 总是选择最先进入内存的页面予以淘汰 3 最近最久未使用(LRU)置换算法 图 4-27 LRU页面置换算法 选择内存中最近一段时间内最长时间未被使用的一页并淘汰之 即淘汰没有使用的时间最长的页 4 Clock置换算法（LRU近似算法） 1）简单的Clock置换算法 图 4-30 简单Clock置换算法的流程和示例 2） 改进型Clock置换算法（最近未使用页面淘汰算法（NRU） ） 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，