第四章存储管理上

第四章存储管理上内容摘要：

理页号 页号 页内地址091019逻辑地址 26 页式地址变换 Program Paging Main Memory Logical Address Register Page Table Page Frame Offset P Frame Page Table Ptr Page Offset Frame Offset + 27 简单段式 (simple segmentation) 1. 简单段式管理的基本原理 将程序的地址空间划分为若干个段(segment)，程序加载时，分配其所需的所有段（内存分区），这些段不必连续；物理内存的管理采用动态分区。 28 • 程序通过分段 (segmentation)划分为多个模块，如代码段、数据段、共享段。 – 可以分别 编写和编译 – 可以针对不同类型的段采取不同的 保护 – 可以按段为单位来进行 共享 ，包括通过动态链接进行代码共享 • 优点： – 没有内碎片，外碎片可以通过内存紧缩来消除。 – 便于改变进程占用空间的大小。 • 缺点： – 进程全部装入内存。 29 B 0 S A 0 N Y 0 L X 0 P M 0 K 逻辑段号 0 1 2 3 4 进程 的地址空间 1000 3200 5000 6000 8000 P K S L N 主存 K 3200 P 1500 L 6000 N 8000 S 5000 长度 段地址 0 1 2 3 4 操作系统 30 2. 简单段式管理的数据结构 • 进程段表 ：描述组成进程地址空间的各段，可以是指向系统段表中表项的索引。 每段有段基址 (base address)和段长度 • 系统段表 ：系统内所有占用段 • 空闲段表 ：内存中所有空闲段，可以结合到系统段表中 31 3. 简单段式管理的地址变换 Base + d Program Segmentation Main Memory Logical Address Register Segment Table Segment d S Length Base Seg Table Ptr Seg Offset = d Segment Table + + 32 页式管理和段式管理的比较 • 分页是出于 系统管理 的需要，分段是出于 用户应用的需要。 – 一条指令或一个操作数可能会跨越两个页的分界处，而不会跨越两个段的分界处。 • 页大小 是系统固定的，而 段大小 则通常不固定。 • 逻辑地址表示： – 分页是一维的，各个模块在链接时必须组织成同一个地址空间； – 分段是二维的，各个模块在链接时可以每个段组织成一个地址空间。 • 通常段比页大，因而段表比页表短，可以缩短查找时间，提高访问速度。 33 虚拟存储器 (VIRTUAL MEMORY) • 局部性原理 • 虚拟存储器的原理 • 虚拟存储技术的种类 • 页面调度策略 • 置换算法 34 局部性原理 • 局部性原理 (principle of locality)：指程序在执行过程中的一个较短时期，所执行的指令地址和指令的操作数地址，分别局限于一定区域。 还可以表现为： – 时间局部性 ：一条指令的一次执行和下次执行，一个数据的一次访问和下次访问都集中在一个较短时期内； – 空间局部性 ：当前指令和邻近的几条指令，当前访问的数据和邻近的数据都集中在一个较小区域内。 35 虚拟存储器的原理 • 在程序装入时，不必将其全部读入到内存，而 只需将当前需要执行的部分页或段读入到内存 ，就可让程序开始执行。 • 在程序执行过程中，如果需执行的指令或访问的数据尚未在内存（称为 缺页或缺段 ），则由处理器通知操作系统将相应的页或段 调入 到内存，然后继续执行程序。 • 另一方面，操作系统将内存中 暂时不使用的页或段调出保存在外存 上，从而腾出空间存放将要装入的程序以及将要调入的页或段。 只需程序的一部分在内存就可执行。 36 引入虚拟存储技术的好处 • 大程序 ：可在较小的可用内存中执行较大的用户程序； • 大的用户空间 ：提供给用户可用的虚拟内存空间通常大于物理内存 (real memory) • 并发 ：可在内存中容纳更多程序并发执行； 37 虚拟存储技术的种类 • 虚拟页式 • 虚拟段式 • 段页式 38 虚拟页式 (virtual paging) • 需要在进程页表中添加若干项 – 标志位：存在位（ present bit，内存页和外存页），修改位 (modified bit) – 访问统计：在近期内被访问的次数，或最近一次访问到现在的时间间隔 – 外存地址 在简单页式存储管理的基础上，增加请求调页和页面置换功能。 对进程页表的修改 39 Vir tu al Ad d r e ssP age Tab l e En t。