05_虚拟存储器讲19级.pptVIP

在采用固定分配策略时，将系统中可供分配的所有物理块分配给各个进程，可采用以下几种算法： 平均分配算法：将系统中所有可供分配的物理块，平均分配给各个进程。看似公平，但未考虑各进程本身的大小 按比例分配算法：根据进程的大小按比例分配给各个进程。 考虑优先权的分配算法：将系统提供的物理块一部分根据进程大小先按比例分配给各个进程，另一部分再根据各进程的优先权适当增加物理块数。即：按比例分配 + 优先权策略，考虑到了重要的、紧迫的用户程序 物理块分配算法 系统空闲物理块总数 所有进程的页面总数 该进程页面总数 数 某进程能分到的物理块 * = 请求分页存储管理方式 请求分页中的硬件支持 内存分配策略和分配算法 调页策略 调页策略 调页策略决定什么时候将一个页面由外存调入内存，从何处将页面调入内存，以及怎么调入内存，即： 调入页面的时机—when 确定从何处调入页面—where 页面调入过程--how 调入页面的时机 可采取如下两种策略： 预调页策略 将那些预计在不久便被访问的页预先调入内存。这种调入策略提高了调页的效率，减少了I/O次数。但由于这是一种基于局部性原理的预测，若预调入的页面在以后很少被访问，则造成浪费。 故这种方式常用于程序的首次调入。 请求调页策略 当进程在运行中需要访问某部分程序和数据时，若发现其所在的页面不在内存，便提出请求，由OS将其所需页面调入内存 目前的虚拟存储中大多采用此种策略 确定从何处调入页面 在请求分页系统中，通常将外存分成了文件区和对换区，文件区按离散分配方式存放文件，对换区按连续分配方式存放对换页。 这样，每当发生缺页请求时，系统应从何处将缺页调入内存，可分成如下三种情况： 系统拥有足够的对换区空间：运行前可将与进程相关的文件从文件区复制至对换区，以后缺页时，全部从对换区调页。 系统缺少足够的对换区空间：凡是不会被修改的文件，每次都直接从文件区调页，换出时不必换出。对可能会修改的文件，换出时换至对换区，以后再从对换区调入。 UNIX方式：凡未运行过的页面均从文件区调页，运行过的页面和换出的页面均从对换区调页。 每当程序所要访问的页面未在内存时，便向CPU发出一缺页中断，中断处理程序首先保留CPU环境，分析中断原因后，转入缺页中断处理程序。该程序通过查找页表，得到该页在外存的物理块地址 若此时内存能容纳新页，则启动磁盘I/O将所缺之页调入内存，然后修改页表 若内存已满，则须先按照某种置换算法从内存中选出一页准备换出： 页未被修改过，可不必将该页写回磁盘 页已被修改过， 则必须将它写回磁盘，然后再把所缺的页调入内存， 并修改页表中的相应表项，置其状态位为“1”，并将此页表项写入快表中。 在缺页调入内存后，利用修改后的页表，去形成所要访问数据的物理地址，再去访问内存数据 页面调入过程 保留CPU现场 内存满吗？ 将一页从外存换入内存 OS命令CPU从外存读缺页 启动I/O硬件 Y 从外存中找到缺页 选择一页换出 该页被修改否？ 将该页写回外存 修改页表 N Y N 第五章 虚拟存储器 5.1 虚拟存储器的基本概念 5.2 请求分页存储管理方式 5.3 页面置换算法 5.5 请求分段存储管理方式 页面置换算法 当出现要访问的页面不在内存，内存空间又不足的情况下，系统需淘汰一页。用来选取淘汰哪一页的规则，叫页面置换算法（也称页面淘汰算法） 页面置换算法的优劣直接影响到系统的效率（如“抖动”） 正确的置换出发点： 未来永远不再使用的页面 未来长期不会使用的页面 过去短期内较少使用的页面 目前常用的置换算法如下： 最佳(Optimal)置换算法和先进先出（FIFO）置换算法 最近最久未使用（LRU）置换算法 进程多，分配物理块少，导致进程大部分时间进行换入换出，不做任何有效工作，导致处理机利用率下降并趋于“0”的情况，称为“抖动”状态。 最佳(Optimal)置换算法 最佳置换算法是由Belady于1966年提出 基本思想：其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 优点：采用最佳置换算法，通常使得页面调入调出的次数达到最小，可保证获得最低的缺页率 缺点：该算法是一种理论上的算法，无法实现，因为页面访问的未来顺序很难精确预测，不过可用该算法评价其它算法的优劣 假定系统为某进程分配了3个物理块，进程运行时的页面走向为：7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，1，开始时3个物理块均为空，计算采用最佳置换算法时页面的置换率和缺页率？ 最佳置换算法示例 页面走向 物理块数 7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 7 0 1 3块 置换？ 置换率 缺页率 7 7 0 7 0 1 2 0 1