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1、第四章第四章 存储器管理存储器管理虚拟存储分配方式虚拟存储分配方式离散存储分配方式离散存储分配方式连续存储分配方式连续存储分配方式单一连续分配单一连续分配固定分区分配固定分区分配动态分区分配动态分区分配可重定位分区分配可重定位分区分配基本分页存储分配基本分页存储分配基本分段存储分配基本分段存储分配段页式存储分配段页式存储分配作业在运行前需作业在运行前需一次性一次性全部装入内存；全部装入内存；并在运行期间一直并在运行期间一直驻留驻留在内存中。在内存中。回回 顾顾大作业、大量作业如何运行？按需装入4.6 基本概念4.7 请求分页系统4.9 请求分段系统4.8 页面置换算法虚拟存储分配方式虚拟存储分
2、配方式4.6 虚拟存储器基本概念虚拟存储器虚拟存储器：是指仅把作业的一：是指仅把作业的一部分装入部分装入内存便可运行作业的存储管理系统，它具内存便可运行作业的存储管理系统，它具有有请求调入请求调入功能和功能和置换功能置换功能，能从，能从逻辑逻辑上上对内存容量进行对内存容量进行扩充扩充。其其逻辑容量逻辑容量为外存容量和内存容量之和为外存容量和内存容量之和其其运行速度运行速度接近于内存接近于内存其其成本成本接近于外存接近于外存空间局部性空间局部性时间局部性时间局部性由于大量的循环操由于大量的循环操作，某指令或数据作，某指令或数据被访问后，不久可被访问后，不久可能会被再次访问。能会被再次访问。程序在
3、一段时间内访程序在一段时间内访问的地址，可能集中问的地址，可能集中在一定的范围之内在一定的范围之内（如顺序执行）。（如顺序执行）。程序局部性原理（程序局部性原理（Denning P.）4.6 虚拟存储器基本概念4.6 基本概念4.7 请求分页系统4.9 请求分段系统4.8 页面置换算法虚拟存储分配方式虚拟存储分配方式一、什么是请求分页系统一、什么是请求分页系统4.7 请求分页系统基本分页基本分页请求调页请求调页+页面置换页面置换+通过页面置换功能把暂不运行的页面换到外存上。通过页面置换功能把暂不运行的页面换到外存上。在运行中通过页面调入功能装入需要的页面。在运行中通过页面调入功能装入需要的页面
4、。只装入用户程序和数据的部分页，便可启动运行。只装入用户程序和数据的部分页，便可启动运行。一、什么是请求分页系统一、什么是请求分页系统请求分页系统请求分页系统4.7 请求分页系统相同之处：内存分块； 程序分页； 按块分配； 地址结构。不同之处：请求调页； 页面置换。基本分页系统基本分页系统二、如何实现请求分页二、如何实现请求分页缺页缺页中断中断 在请求分页系统中， 便产生 ，请求OS将所缺页调入内存空闲块，若无空闲块， ，同时修改页表中相应表目。 缺页中断与一般中断的区别： （1）在指令执行期间产生和处理中断信号； （2）一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断。4.7 请求分页系统当访问的页
5、不在内存，缺页中断置换某一页二、如何实现请求分页二、如何实现请求分页地址地址变换变换页号页号页表长度？页表长度？页在内存？页在内存？Y越界中断越界中断N访问页表访问页表缺页中断处理缺页中断处理保留保留CPU现场现场开始开始程序请求访问一页程序请求访问一页Y取块号形成物理地址取块号形成物理地址地址变换结束地址变换结束N将缺页从外存装入内存将缺页从外存装入内存启动启动I/O硬件硬件修改页表修改页表内存满了？内存满了？从外存中找到所缺页从外存中找到所缺页从内存中选择一页淘汰从内存中选择一页淘汰YN修改访问位和修改位修改访问位和修改位二、如何实现请求分页二、如何实现请求分页页表页表机制机制1 1）状态
6、位：指示该页是否已调入内存，用来）状态位：指示该页是否已调入内存，用来判断是否产生缺页中断。判断是否产生缺页中断。2 2）修改位：表示该页在调入内存后是否被修）修改位：表示该页在调入内存后是否被修改过。若修改过，则换出时需重写至外存。改过。若修改过，则换出时需重写至外存。3 3）外存地址：指出该页在外存上的地址。）外存地址：指出该页在外存上的地址。4.7 请求分页系统页号 块号 状态位 修改位 外存地址一、什么是请求分段系统一、什么是请求分段系统4.9 请求分段系统基本分段基本分段请求调段请求调段段置换段置换+通过段置换功能把暂不运行的分段换到外存上。通过段置换功能把暂不运行的分段换到外存上。
7、在运行中通过段调入功能装入需要的分段。在运行中通过段调入功能装入需要的分段。只装入当前需要的部分段，便可启动运行。只装入当前需要的部分段，便可启动运行。二、如何实现请求分段二、如何实现请求分段段表段表机制机制1 1）存取方式：存取属性（执行、只读、允许读存取方式：存取属性（执行、只读、允许读/ /写）写）2 2）访问字段：记录该段被访问的频繁程度。访问字段：记录该段被访问的频繁程度。3 3）修改位：该段在进入内存后，是否被修改过。）修改位：该段在进入内存后，是否被修改过。4 4）存在位：该段是否在内存中。）存在位：该段是否在内存中。5 5）增补位：在运行过程中，该段是否做过动态增长。）增补位：
8、在运行过程中，该段是否做过动态增长。6 6）外存地址：指出该段在外存上的地址。）外存地址：指出该段在外存上的地址。4.9 请求分段系统段名段长段基址存在位外存地址增补位存取方式修改位访问字段二、如何实现请求分段二、如何实现请求分段缺段缺段中断中断 当访问的段不在内存，便产生缺段中当访问的段不在内存，便产生缺段中断，请求断，请求OSOS将所缺分段调入内存。将所缺分段调入内存。 若没有足够大的内存空闲区，则考虑若没有足够大的内存空闲区，则考虑是否需要进行内存拼接。是否需要进行内存拼接。 若所有空闲区总和也不能满足需要，若所有空闲区总和也不能满足需要，则采用置换功能淘汰一个或者多个段。则采用置换功能
9、淘汰一个或者多个段。4.9 请求分段系统二、如何实现请求分段二、如何实现请求分段地址地址变换变换4.9 请求分段系统W段长？段长？访问访问SWY符合存取方式？符合存取方式？N分段保护，中断处理分段保护，中断处理段段S在内存？在内存？Y分段越界，中断处理分段越界，中断处理N缺段中断处理缺段中断处理N返回返回修改访问字段修改访问字段形成访问主存地址形成访问主存地址Y二、如何实现请求分段二、如何实现请求分段地址地址变换变换4.9 请求分段系统空区容量总空区容量总和能否满足？和能否满足？N段段S不在内存不在内存阻塞请求进程阻塞请求进程内存中有合适内存中有合适的空闲区吗？的空闲区吗？返回返回从外存读入段
10、从外存读入段S修改段及内存空区链修改段及内存空区链唤醒请求进程唤醒请求进程Y空区拼接，以形成空区拼接，以形成一个合适的空区一个合适的空区YN淘汰一个或多淘汰一个或多个段，形成合个段，形成合适的空闲区。适的空闲区。虚拟存储器的特征虚拟存储器的特征一个作业被分为多次一个作业被分为多次调入内存调入内存 多次性多次性允许作业在运行过程中允许作业在运行过程中换进、换出换进、换出 对换性对换性 从逻辑上扩充内存容量从逻辑上扩充内存容量 虚拟性虚拟性思考：思考：选择什么样的页面淘汰？在什么范围内选择页面淘汰？练练 习习1 1 某请求分页系统的用户空间共有某请求分页系统的用户空间共有3232个页面，每页个页面
11、，每页1KB1KB，主存，主存16KB16KB。假定某时刻页表内容如下，试将逻辑地址。假定某时刻页表内容如下，试将逻辑地址 0A5CH 0A5CH 和和 093CH 093CH 变换为物理地址。变换为物理地址。页号页号块号块号状态位状态位修改位 外存地址051011010241137104300练练 习习2 2 某请求分段系统中，一用户作业共有某请求分段系统中，一用户作业共有8 8个段（个段（0707），），假定某时刻系统为该作业分配的内存情况如段表所示。假定某时刻系统为该作业分配的内存情况如段表所示。将逻辑地址将逻辑地址 (1,27)(1,27)和和 (3,100)(3,100)转换为物理地址。转换为物理地址。段名段名段长段长基址基址 存取方式访问字段修改位存在存在位位增补位外存地址02010030101702202111125515015010320071870104
