存储器管理.ppt
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分页式存储管理的地址变换 地址结构与数对(页号,页内位移)的形成 思考题 一个实行分页式存储管理的系统,内存块尺寸为2KB/块,现有一个用户,其相对地址空间为0-5129B,若将此作业装入内存,系统分配给他的存储容量为多少字节? 程序如何运行? 基本地址变换方式的缺点 CPU在每存取一个数据时,都要两次访问内存:页表存放在内存中。 第一次是访问内存中的页表,从中找到指定页的物理块号,再将块号与页内位移拼接,形成物理地址。 第二次访问内存时,从第一次所得地址中获得所需数据(或向此地址中写入数据)。 改进方法:具有快表(相联寄存器)的地址变换机构 特点 减少访问内存时间 增加存储空间 命中率:通过快表实现内存访问的成功率 示例 假定CPU访问一次内存时间为200ns,访问一次快表时间为40ns,快表命中率为90%,试问现在进行一次内存存取的平均时间是多少?比只采用页表下降了多少? 采用快表: (200+40)×90%+(200+200)×(1-90%)=256ns 只采用页表: 两次访问主存的时间: 200ns×2=400ns。 特点 减少访问内存时间 增加存储空间 命中率:通过快表实现内存访问的成功率 例 假定CPU访问一次内存时间为200ns,访问一次快表时间为40ns,快表命中率为90%,试问现在进行一次内存存取的平均时间是多少?比只采用页表下降了多少? 采用快表: (200+40)×90%+(200+200)×(1-90%)=256ns 只采用页表: 两次访问主存的时间: 200ns×2=400ns。 4.3.4 内存块的分配与回收 1.存储分块表 2.位图 3.单链表 1、存储分块表 1、存储分块表 操作系统设一张表格,记录内存中每一块的使用情况 2.位图 用二进制位与内存块的使用状态建立起联系,0为空闲,1为已分配 3.单链表 分页存储管理特点 1 内存被分成大小相等的块 2 用户作业相对地址空间被分成相同大小的页 3 不要求占用连续存储空间 4 有内部碎片:平均不超过半页 5 要求全部装入内存 分段地址转换示例 在分段存储管理中,有某作业的段表如下: 已知该作业中的6个逻辑地址为: (1) [0,430]; (2) [3,400]; (3) [1,10]; (4) [2,2500]; (5) [4,42]; (6)[1,11]。试求其对应的物理地址。 虚拟存储需要解决的问题 (1)程序运行时,如何发现信息不在内存? (2)不在内存的信息,如何调入内存? 2.缺页中断处理过程 课后思考题: 分析缺页中断与一般中断的区别。 缺页率(page fault rate) 页面置换算法 功能:需要调入页面时,选择内存中哪个物理页面被置换。称为replacement policy。 目标:把未来不再使用的或短期内较少使用的页面调出,通常只能在局部性原理指导下依据过去的统计数据进行预测。 4.8 请求分段存储管理方式 4.8.1请求分段中的硬件支持 4.8.2分段的共享与保护 4.8.1请求分段中的硬件支持 1.段表机制 2.缺段中断机构 3.地址变换机构 1.段表机制 (1) 存取方式:标识本分段的存取属性是只执行、只读,还是允许读/写。 (2) 访问字段A:用于记录该段被访问的频繁程度。 (3) 修改位M:表示该段在进入内存后是否已被修改过。 (4) 存在位P:指示本段是否已调入内存。 (5) 增补位:表示本段在运行过程中是否做过动态增长。 (6) 外存始址:指示本段在外存中的起始地址。 2.缺段中断机构 3.地址变换机构 4.8.2分段的共享与保护 1.共享段表 2.共享段的分配与回收 1) 共享段的分配 由于共享段是供多个进程所共享的,因此,对共享段的内存分配方法与非共享段的内存分配方法有所不同。 2) 共享段的回收 3.分段保护 1) 越界检查 2) 存取控制检查 3) 环保护机构 低编号的环具有高优先权。在环系统中,程序的访问和调用应遵循以下规则: (1) 一个程序可以访问驻留在相同环或较低特权环中的数据。 (2) 一个程序可以调用驻留在相同环或较高特权环中的服务。 环保护机构示意图 各种存储方法比较 本章小结 掌握存储管理的功能 掌握动态分区管理原理 掌握对换技术的概念 熟练掌握先进先出页面置换算法和最近最久未使用页面置换算法。 掌握请求页式管理、段式、段页式地址变换及其越界保护 分页与分段的主要区别 复习思考题 习题4.6,4.9, 4.13,4.14,4.16-4.26 参考教材 汤小丹等. 计算机操作系统(第三版), 西安电子科技大学出版社,2007. Abraham Silbe
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