操作系统第3章6讲虚拟存储ppt课件.ppt

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1、3.6虚拟存储与请求页式存储管理3.6.1虚拟存储器的概念一个认为有的、但实际上不存在的“大”存储器，就被称为“虚拟存储器”。TIP:虚拟存储器的容量由计算机系统的地址结构决定。在虚拟存储管理的系统里，把用户作业的相对地址空间改称为“虚拟地址空间”，里面的地址称为“虚拟地址”。问题：引起下面两个问题的原因是？（1）程序运行时，需要的内容不在内存；（2）调入信息时内存没有未分配的存储区。3.6.2请求分页式存储管理的基本思想作业全部进入辅助存储器，运行时，并不把整个作业程序一起都装入到内存，而只装入目前要用

2、的若干页，其他页仍然保存在辅助存储器里。图3-32请求分页式存储管理示意图问题:一个虚拟地址结构用24个二进制位表示。其中12个二进制位表示页面尺寸。试问这种虚拟地址空间总共多少页？每页的尺寸是多少？3.6.3缺页中断的处理在请求分页式存储管理中，是通过页表表目项中的“缺页中断位”来判断所需要的页是否在内存的。页号块号缺页中断位辅存地址这时的页表表项内容大致如下：例题：（1）内存容量为40KB，被划分成10个存储块，操作系统程序占用第0块。如图（a）所示。（2）内存第1块为系统数据区，里面存放着操作系统运

3、行时所需要的各种表格。请求分页式存储管理的图例缺页中断处理过程练习题：作业在执行中发生了缺页中断，那么经过中断处理后，应该返回执行（）指令。A.被中断的前一条B.被中断的那条C.被中断的后一条D.程序的第一条程序运行时的页面走向作业运行时，称一个程序执行过程中页号的变化序列为“页面走向”。一个作业运行的页面走向中涉及到的页面总数为A，其中有F次缺页，必须通过缺页中断把它们调入内存。f为“缺页中断率”:f=F/A问题：产生缺页的原因是什么？影响缺页次数的因素有那些？影响缺页中断次数的因素有以下几种。（1）分

4、配给作业的内存块数（2）页面尺寸（3）程序的实现例题：要把128×128的数组元素初始化为“0”。数组中的每个元素占用一个字。假定页面尺寸为128字，规定数组按行的顺序存放，系统只分配给该作业2个内存块：一个存放程序，另一个用于数组初始化。作业开始运行时，除程序已经在内存块外，数据均未进入。试问下面给出的两个程序在运行时各会发生多少次缺页中断？程序1：main(){inta[128][128];inti,j;for(i=0;i<128;i++)for(j=0;j<128;j++)a[i][j]=0;}程序

5、2：main(){inta[128][128];inti,j;for(j=0;j<128;j++)for(i=0;i<128;i++)a[i][j]=0;}·3.6.4页面淘汰算法“页面淘汰”问题:当时内存中已经没有空闲块可供分配使用，那么就必须在内存中选择一页，然后把它调出内存，以便为即将调入的页面让出块空间。1．先进先出页面淘汰算法先进先出（FIFO）页面淘汰算法其做法是进行页面淘汰时，总是把最早进入内存的页面作为淘汰的对象。图3-28先进先出页面淘汰算法的描述例题：给出某作业的页面走向是4、3、2、

6、1、4、3、5、4、3、2、1、5。运行时，实行FIFO淘汰算法，试就3个内存块和4个内存块的情形，求出各自的缺页中断率，并对结果进行分析。对于FIFO页面淘汰算法，有时增加分配给作业的可用内存块数，它的缺页次数反而上升，通常称为“异常现象”。图3-33FIFO的异常现象2．最近最久未用页面淘汰算法最近最久未用（LRU）页面淘汰算法是检查这些淘汰对象的被访问时间，总是把最长时间未被访问过的页面淘汰出去。例题：在请求分页系统中，假如分配给一个作业的物理块数为3，并且此作业的页面走向为1、2、3、4、1、2、

7、5、1、2、3、4、5。1)请用最近最久未用页面淘汰算法(LRU)缺页率。2)请用先进先出页面淘汰算法(FIFO)缺页率。图3-31最近最久未用（LRU）页面淘汰算法的描述3．最近最少用页面淘汰算法最近最少用（LFU）页面淘汰算法是当要进行页面淘汰时，总是把当前使用得最少的页面淘汰出去。例题：在请求分页系统中，假如分配给一个作业的物理块数为3，并且此作业的页面走向为2、3、2、1、5、2、4、5、3、2、5、2、1。1）请用最近最少使用淘汰算法计算缺页率。2）请用最近最久未用页面淘汰算法(LRU)缺页率。

8、4．最优页面淘汰算法如果已知一个作业的页面走向，那么要进行页面淘汰时，应该把以后不再使用的或在最长时间内不会用到的页面淘汰出去。这样所引起的缺页中断次数肯定最小，这就是所谓的“最优（OPT）页面淘汰算法”。请求分页式存储管理的特点如下：（1）它具有分页式存储管理的所有特点。（2）解决了小内存与大作业的矛盾。分页式存储管理的缺点：平均每一个作业仍要浪费半页大小的存储块，也就是说，请求分页式存储管理会产生内部碎片。总结练习题：1.