操作系统虚拟内存.ppt

2．对换空间处理对系统性能的影响 访问磁盘上对换空间的速度比访问磁盘上文件系统更快。因为对换空间比文件系统分配的磁盘块更大，同时又不需要文件查询和间接分配。这样，系统可以采用在进程开始时将整个文件映像拷贝到对换区，然后再从对换区完成调入页面的方法。页面换入时，直接从对换区调入。页面换出时，如果被修改过，则需要写入对换区；否则不需要写入对换区。因此，利用硬盘上的对换空间，加快对换空间的访问速度，可加快进程页面的调入与调出，减少页面置换时间，提高系统性能。 页面调度对系统性能的影响分析 3．页面大小对系统性能的影响 页面大小对性能的影响可以从以下几个方面分析。 ? 页表 由于每个作业运行时，页表都需要存放在内存，如果页面大，则页表会更小，页表占用的内存小。 ? 从磁盘读写页面次数 除内存外，页面也需要存放在磁盘上。如果页面大，则系统从磁盘上读入页面到内存的次数少，有利于提高I/O的效率。 页面调度对系统性能的影响分析 ? 页内碎片 在分页的情况下，如果页面小，则作业的内存碎片少。 在不考虑磁盘读写页面对页面大小的影响，只考虑页表和作业占用的内存碎片情况下，理论上可以求得最佳页面大小。如果用A表示用户作业的平均长度（单位为字节），L为页面长度（单位为字节），n为页表项所需要的字节数，每个作业的页表占用的字节数为nA/L。假定作业的平均碎片为L/2，则内存附加的开销为： K?=?nA?/?L?+?L/2 对该公式求极小值，即对L求一阶导数，得到： 页面调度对系统性能的影响分析 为最佳页面长度。 通常情况下，页表项所需要的字节数为常数，如为8或4，页面大小L与用户作业的平均长度成非线性增长关系。如果系统运行的作业较长，则页面会较大。 但是，通常意义下，页面的基本大小由计算机处理器决定。如IBM 370系列的页面大小为2?048B或4?096B，IBM 400的页面大小为512B，Motorola 68040的页面大小为4?096B，Pentium的页面大小为4?096B。 页面调度对系统性能的影响分析 4．编制程序对缺页率的影响 在程序编制过程中，程序员应该注意程序的局部性。程序编制方法不同，产生缺页率的不同，对系统性能的影响也不同。 如果程序员在编程时考虑了可能引起的缺页中断，并使系统运行时尽量少地产生缺页中断，则会提高系统的性能。 页面调度对系统性能的影响分析 请求分段存储管理方式 将用户程序的所有段首先放在外存中，当用户程序被执行时，系统再逐步从外存调入所需要的段进入内存。 请求分段的硬件支持 段表机制 缺段中断机制 地址变换机构 请求分段存储管理方式 段表机制 段名 段长 段基址 存取方式 访问字段A 修改位M 存在位P 增补位 外存地址 存取方式：标识段存取属性 访问字段：段是否被访问 修改位：段进入内存后是否被修改过 存在位：段是否在内存 增补位：请求分段系统的特有字段，标识在运行过程中是否有过动态增长 外存地址：段在外存的起始地址 请求分段存储管理方式 缺段中断机构 请求分段存储管理方式 地址变化机构 否 否 否 是 是 是 请求分段存储管理方式 分段的共享和保护 共享段表 共享进程计数 存取控制字段 段号：不同的进程可以使用不同的段号去共享段 段名 段长 内存地址 状态 外存地址 共享进程计数 状态 进程名 进程号 段号 存取控制 请求分段存储管理方式 分段的共享和保护 共享段的分配与回收 分配： 第一次访问：分配内存，（1）增加共享段表；（2）修改进程段表。第二次访问：（1）修改共享段表；（2）修改进程段表。 回收： （1）count=0 （2）count 0 请求分段存储管理方式 分段的共享和保护 分段保护 越界检查：段号越界检查；段内偏移越界检查。 存取控制检查：R；R/W；E 环保护机构 （1）内环可访问外环数据； （2）外环可请求内环服务。 Windows 2000/XP运行在Intel Pentium CPU硬件平台。下面介绍Intel Pentium 的工作模式。 Intel Pentium CPU提供三种工作模式：实地址模式（real mode）、虚地址模式（又称为保护模式，protection mode）和虚拟模式（virtual mode）。 实地址模式采用段式存储器管理或单一连续存储器管理，不启用分页机制，只能寻址1MB地址空间。DOS操作系统采用这种模式。 虚地址模式采用三种内存管理方式：段式虚拟存储器管理、页式虚拟存储器管理和段页式虚拟存储器管理。Linu