计算机操作系统-第四版-汤小丹-梁红兵-哲凤屏-第5章(2016-2017-1)培训资料.ppt

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1、计算机操作系统-第四版-汤小丹-梁红兵-哲凤屏-第5章(2016-2017-1)1.常规存储器管理方式的特征(1)一次性。常规存储管理方式都要求将作业全部装入内存后方能运行。然而，许多作业在每次运行时，并非其全部程序和数据都要用到。5.1.1常规存储管理方式的特征和局部性原理(2)驻留性。作业装入内存后，便一直驻留在内存中，直至作业运行结束。然而，有的程序模块在运行过一次后就不再需要(运行)了。问题：一次性及驻留性在程序运行时是否是必需的?2．局部性原理Denning.P在1968指出：程序在执行时将呈现出局部性规律，即在一较短的时间内，程序的执行仅局限于某个

2、部分；相应地，它所访问的存储空间也局限于某个区域。他提出了下述几个论点：(1)程序执行时，除了少部分的转移和过程调用指令外，在大多数情况下仍是顺序执行的;(2)在过程调用中，程序将会在一段时间内都局限在这些过程的范围内运行；(3)程序中存在许多循环结构；(4)程序中许多对数据结构的处理，往往都局限于很小的范围内。5.1.1常规存储管理方式的特征和局部性原理3.虚拟存储器的基本工作情况基于局部性原理，应用程序在运行之前，仅须将那些当前要运行的少数页面或段先装入内存便可运行，其余部分暂留在盘上。程序在运行时，如果程序所要访问的页(段)尚未调入内存，此时程序应利用O

3、S所提供的请求调页(段)功能，将它们调入内存，以使进程能继续执行下去。如果此时内存已满，则须再利用页(段)的置换功能，将内存中暂时不用的页(段)调至盘上，再将要访问的页(段)调入内存，使程序继续执行下去。5.1.1常规存储管理方式的特征和局部性原理5.1.2虚拟存储器的定义和特征具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储系统。其逻辑容量是内存容量和外存容量之和，其运行速度接近于内存速度。1.虚拟存储器的定义2.虚拟存储器的特征1)多次性.一个作业被分成多次调入内存运行2)对换性.作业的运行过程中进行换进、换出3)虚拟性.能够从逻辑上扩充

4、内存容量，使用户所看到的内存容量远大于实际内存容量。1.分页请求系统在分页系统的基础上增加了请求调页功能和页面置换功能。它允许只装入少数页面的程序(及数据)，便启动运行。以后，再通过调页功能及页面置换功能，陆续地把即将要运行的页面调入内存，同时把暂不运行的页面换出到外存上。置换时以页面为单位。为了能实现请求调页和置换功能，系统必须提供必要的硬件支持和相应的软件。5.1.3虚拟存储器的实现方法虚拟存储器建立在离散分配存储管理方式2.请求分段系统在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置换功能后所形成的段式虚拟存储系统。它允许只装入少数段(而非所有的段)的用户程序

5、和数据，即可启动运行。以后再通过调段功能和段的置换功能将暂不运行的段调出，同时调入即将运行的段。置换是以段为单位进行的。5.1.3虚拟存储器的实现方法5.2请求分页存储管理方式5.2.1请求分页中的硬件支持1.请求页表机制在请求分页系统中所需要的主要数据结构是页表。其基本作用仍然是将逻辑地址变换为物理地址。请求分页系统建立在基本分页基础上，增加了请求调页功能和页面置换功能。请求分页系统中的页表在请求分页系统中，每当所要访问的页面不在内存时，便产生一缺页中断，请求OS将所缺之页调入内存。缺页中断是一种特殊的中断，主要表现在下面两个方面：(1)在指令执行期间产生和

6、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。基于这些特征，系统中的硬件机构应能保存多次中断时的状态，并保证最后能返回到中断前产生缺页中断的指令处继续执行。5.2.1请求分页中的硬件支持2.缺页中断机构图5-2请求分页中的地址变换过程5.2.1请求分页中的硬件支持3．地址变换机构11月11日1．最小物理块数的确定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。当系统为进程分配的物理块数少于此值时，进程将无法运行。进程应获得的最少物理块数与计算机的硬件结构有关，取决于指令的格式、功能和寻址方式。5.2.2请求分页中的内存分配2.内存分配策略1

7、)固定分配局部置换(FixedAllocation，LocalReplacement)基于进程的类型，或根据程序员、程序管理员的建议，为每个进程分配一定数目的物理块，在整个运行期间都不再改变。如果进程在运行中发现缺页，则从该进程在内存的n个页面中选出一个页换出，然后再调入一页。5.2.2请求分页中的内存分配2)可变分配全局置换(VariableAllocation，GlobalReplacement)2.内存分配策略先为系统中的每个进程分配一定数目的物理块，而OS自身也保持一个空闲物理块队列。当某进程发现缺页时，由系统从空闲物理块队列中取出一个物理块分配给该进

8、程，并将欲调入的(缺)页装入其中。这样