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1、5.4 页式管理,5.4.1 页式管理的基本原理 1.页式管理的基本原理： （1）对主存的划分：把内存空间划分成大小相等、位置固定的若干个小分区，每个小分区称为一个存储块（或页面），并依次编号为0,1,2,3,n页面，每个页面的大小由不同的系统决定，一般为2的n次幂，如1k，2k，4k等，一般不超过4k。 （2）逻辑地址的划分：把作业的逻辑地址空间分成与内存页面相等的若干个页。依次为0,1,2,3,m页，当作业提出存储分配请求时，系统首先根据存储块大小把作业分成若干页，每一页可存储在内存的任意一个空白块内。,5.4.2静态页面管理 1.内存页面分配与回收 （1）页表 （2）请求表：用来确定作业
2、或进程的虚拟空间的各页在内存中的实际对应位置。,（3）存储页面表：说明内存页面已分配和未分配的情况。 位示图法,内存页面的分配情况,位示图表示, 链表法 在链表法中空闲页面的第一个单元和第二个单元分别放入空闲页面总数与指向下一个空闲页面的指针，其他页面的第一个单元则分别放入指向下一个页面的指针。,2.分配算法,（1）静态页面分配,内存页面的大小为1k，操作系统占4k，有两个 作业，作业1和作业2，大小分别为2k和3k。,（2）进程的虚地址由页号p和内存地址w所组成。页内地址的长度由页长决定，逻辑地址中除去页内地址所占的低位部分外，其余高位部分为页号。 例：假定一个系统的逻辑地址为16位，页长为
3、1kb， 则逻辑地址的低10位被解释成页内地址w，而高6位则为页号p。,（3）在作业执行过程中，由硬件地址分页结构自动将每条程序指令中的逻辑地址解释成两部分，即页号p和页内地址w。通过页号查询页表得到页面号b，b与页内地址w合成，形成物理地址，然后通过该物理地址访问内存。,地址变换过程,（4）课本P121的例子,5.4.3 动态页式管理 1.概念 在动态页式管理中，作业的所有页面不是一次性全部装入内存页表中，而是根据运行是的实际要求动态地装入。分为请求页式管理和预调入页式管理。 2.请求页式管理必须解决的两个问题 （1）用扩充表的方法解决,（2）抖动现象 在置换过程中，如果置换算法选择不当，有
4、可能产生刚被调出内存的页面马上又调回内存，调回内存不久又马上被调出内存的反复现象，这种现象称为抖动现象。,5.4.4请求页式管理中的置换算法 1.随机淘汰算法（RG） 在系统设计人员认为无法确定哪些页被访问的概率较低时，随机地选择某个用户的页面并将它调出内存。 2.轮转法（RR） 循回换出内存可用区的一个可以被换出的页，无论该页是被刚换进或已换进内存很长时间。 3.先进先出算法（FIFO） 选择在内存驻留时间最长的一页将其换出。,Belady现象：在使用FIFO算法时，在未给进程或作业分配足它所要求的全部页面数时，有时会出现分配的页面数增多，缺页次数反而增加的现象。,FIFO算法,LRU算法：
5、,（3）最近最久未使用页面置换算法（LRU） 在置换时选择离当前时间最近的一段时间内最久没有使用过的页面淘汰。,LRU的近似算法： 1）最不经常使用页面淘汰算法LFU 发生置换时，首先淘汰到当前时间为止，被访问次数最少的那一页。 2）最近没有使用页面淘汰算法NUR 发生置换时，从那些最近一个时期内未被访问的页中任选一页淘汰。 （4）理想型淘汰算法OPT 发生置换时，在访问串中把将来再也不出现的或是在离当前最远的位置上出现的页面置换出来。,5.4.5 存储保护 （1）地址越界保护 （2）通过页表控制对内存信息的存取操作方式以提供保护。 5.4.6 页式管理的优缺点 优点： （1）有效的解决了碎片
6、问题。 （2）提高了主存利用率，又有利于组织多道程序 执行。 缺点： （1）要求有相应的硬件支持。 （2）增加了系统开销。 （3）请求调页的算法如选择不当，有可能会发生 抖动现象。 （4）每个作业或进程的最后一页内总有一部分空 间不得到利用。,作业1： 假设某个系统内存共256Kb，其中操作系统占用低地址20Kb,有这样一个作业序列：作业1（80Kb），作业2（16Kb），作业3（140Kb），连续进入系统，经过一段时间运行，作业1、3先后完成。此时，作业4（120Kb），作业5（80Kb）要求进入系统，分别采用首次适应算法、最佳适应算法和最差适应算法，处理上述作业序列，完成下列要求： （1）
7、画出1、2、3进入内存后的分配情况。 （2）画出1、3完成后内存分配情况 （3）画出三种算法中空白区的连接情况。 （4）哪种算法对该作业序列而言是合适的。,作业1,2,3进入内存,作业1,3释放后的内存,（1）首次适应算法,作业4、5未进入内存前,作业4进入内存后,作业5进入内存后,（2）最佳适应算法,作业4、5未进入内存前,作业4进入内存后,作业5进入内存后,（3）最坏适应算法,作业4、5未进入内存前,作业4进入内存后,作业5进入内存后,作业 ： 在一个请求分页存储系统中，一个程序的页面走向是： 6，5，4，3，2，1，5，4，3，6，5，4，3，2，1，6，5 请分别采用FIFO算法和LRU算法，求出作业分得的内存块数分别为M=4和M=5时，缺页中断次数和缺页率各为多少？,谢谢观看！ 2020,
