第16讲存储器管理之请求分页存储管理方式

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1、第十六讲存储器管理之请求分页存储管理方式1基本概述请求分页管理是建立在基本分页基础上的，为了能支持虚拟存储器而增加了请求调页功能和页而置换功能。分页请求系统分段请求系统基本单位页段长度固定可变分配方式固定分配动态复杂性简单较复杂基本原理：地址空间的划分同页式；装入页时，可装入作业的一部分（运行所需）页即可运行。2请求分页的硬件支持为实现请求分页，需要一定的便件支持，包括：页表机制、缺页中断机构、地址变换机构。2.1页表机制作用：将用户地址空间的逻辑地址转换为内存空间的物理地址。因为请求分页的特殊性，即程序的一部分调入内存

2、，一部分仍在外存，因此页表结构有所不同。如图：页号块号状态位访问字段修改位外存地址说明：（1）状态位P：指示该页是否已调入内存。（2）访问字段A：记录本页在一段时间内被访问的次数或最近未被访问的时间。（3）修改位M：表示该贝在调入内存后是否被修改过。若修改过，则换出吋需重写至外存。（4）外存地址：指出该页在外存上的地址。2.2缺页中断机构在请求分页系统中，每当所耍访问的页面不在内存时，便产牛缺页中断，请求OS将所缺的页调入内存。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

3、能产生多次缺页中断2.3地址变换机构请求分页系统的地址变换机构。是在分页系统地址变换机构的基础上，乂增加了一•些功能。例：某虚拟存储器的用八空间共有32个页仏每页1KB,主存16KB。假定某时刻系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7,试将虚拟地址0A5C和093C变换为物理地址。解：虚拟地址为：页号(2八5=32)5位页内位移(1K=270=1024)10位物理地址为物理块号(2八4=16)4位因为页内是10位，块内位移(1K=2A1O=1O24)10位虚拟地址OA5C对应的二进制为：0001

4、01001011100即焜拟地址OA5C的页号为2,页内位移为1001011100,由题意知对应的物理地址为：01001001011100即125C同理求093C。略3内存分配策略和分配算法在请求分页系统中，为进程分配内存时，将涉及以下三个问题：最小物理块数的确定；物理块的分配策略；物理块的分配算法。3.1最小物理块数的确定概念：最小物理块数：是指能保证进程正常运行所需的最小物理块数。确定方法：与计算机的便件结构有关，取决于指令的格式、功能和寻址方式。3.2物理块的分配策略内存分配策略：固定和町变分配策略置换策略：金局置

5、换和局部置换三种合适的策略如下：(1)固定分配局部置换(FixecdAllocation,Localreplacement)：为每个进程分配固定数口n的物理块，在整个运行中都不改变。如出现缺页，则从屮置换一页。(2)可变分配全局置换(VariableAllocatio,GlobalRepalcement)：分配固定数1=1的物理块，但OS自留一空闲块队列，若发现缺页，则从空闲块队列中分配一空闲块与该进程，并调入缺面丁其中。当空闲块队列用完时，OS才从内存中任选择一页置换。(1)可变分配局部置换(VariableAIloc

6、atio,LocalRepalcement)：分配一定数目的物理块，若发现缺页，则从该进程的页血中置换一页，根据该进程缺页率高低，则对增加或减少物理块。也就是若某进程频繁的发生缺页中断，则系统再为该进程分配物理块，知道缺页率减少到一定程度。3.3物理块的分配算法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稈，可采用以下几种算法：看课本pl31,(1)平均分配算法：将系统中所有可供分配的物理块，平均分配给每个进程。缺点：未考虑各进程本身的大小。(2)按比例分配算法：这是根据进程的大小按比例分配物理块的算法

7、。如果系统中共有n个进程，每个进程的页甸数为Si,则系统中各进程页面数的总和为：乂假定系统中可用的物理块总数为m,M每个进程所能分到的物理块数为bi,将有：,5,-p；=—xm'Sb应该取整，它必须大于最小物理块数。(3)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。4调页策略什么时候将一个页血市外存调入内存？从何处将页血调入内存？这就是调页策略所耍解决的问题。4.1何时调入页面？•预调页第略：将那些预计在不久便被访问的页预先调入内存。这种

8、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，若预调入的页血在以后很少被访问，则造成浪费，故这种方式常川于程序的首次调入。•请求调页策略：当进程运行中访问的页出现缺页时，则发出缺页中断，提出请求调页,山OS将所需页调入内存。这种策略实现简单，应用于目询的虚拟存储器中，但易产生较多的缺