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操作系统.ppt

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操作系统.ppt第4章存储管理内容提要
任务:合理调配可利用的存储资源(Cache、主存、外存),以满足用户对存储空间和存储速度的要求。
基本存储管理
交换
虚拟存储:分页管理
页面置换算法
分页系统的设计问题
分段:包括段页式存储管理
MINIX存储管理概述
MINIX中的MM的实现(略)基本存储管理
没有交换和分页的单道程序:适用于整个内存只有一个用户的情况。
固定分区的多道程序:
两种固定分区方案:
重定位和保护
产生重定位要求的原因:程序的位置是由分区的当前状况动态决定的。静/动态重定位。
重定位的工作:指令位置的变化;指令内部若涉及地址,则该地址也要变化。
保护(防止对OS和其他进程的破坏):PSW保护(每个block有与相应进程的PSW中存放的密钥对应的“数字锁”;base和limit寄存器。)
交换
在分时系统中才需要交换:多进程留驻和变化着的内存需求。解决方案有交换和虚拟存储(各运行进程可部分进内存)两种。
交换系统中内存分配的变化情况:
外零头和内存紧缩:紧缩的cost很大。
进程在运行中的扩展:后有空洞();后无空洞(换地方/等待/被杀)
使用bit map ()的内存管理:
问题(unit大小、找长度合适的0字串所需的cost)
使用已分配和空闲内存linked list ()的内存管理:
当一个进程运行结束时,如何收回它占的内存:对不同的当前分配现状,list的变化不同。
为方便增、删list中的项,采用双链接更好。
分配内存的算法:首次、下次、最佳、最差适配
为提高性能,可在数据结构上想办法。如分开忙空内存的链表;空洞自连;按空洞规模分几条链等。
虚拟存储:分页管理(1)
覆盖技术:调用—OS;编程—应用程序
引出的思路:把上述的麻烦事全交由OS来完成;运行程序无须全部进入内存(从而更加有利于执行多道程序)。
分页
虚地址空间:由MMU完成虚实地址转换
分页虚存中虚地址和实地址之间的转换示例:, L-10开始的地址转换例子
如果虚地址的页没有相应的页框与之对应怎么办?
缺页故障(页面的滚入和滚出):, L6
虚地址到实地址的转换原理:(注意page table的概念)
虚拟存储:分页管理(2)
页表的用法():虚地址的分段、页表、页号用作页表的索引、在/不在位。
应用程序和页表的空间位置
页式地址映射时遇到的问题:
页表占用的空间大小:例如地址32位,页长4k时,页表的项数为220 ,约为1M
映射的速度:两个极端—页表全部放在高速存储器中;页表全部放在普通内存中
多级页表():, L.-5;
虚拟存储:分页管理(3)
TLB(Translation Lookaside Buffer)—快表
读取页表的速度严重影响系统性能
在一段时间内被访问到的内存区域的局部性
TLB的内容和用法(命中/不命中、不命中时利用硬件/软件置换TLB的内容):
用好TLB的其他措施:预装;在cache的固定位置存放TLB条目内容,对cache的这部分空间的页号永存于TLB中。
反向页表
问题的提出:当地址长度变成64位时,对于4k的页面,页表长度将是252 项
反向页表中每项对应一个页框
访问过程:虚页号(搜索反向页表) 页框号。性能极差
补救方法:TLB+TLB不命中时通过hash(页号)搜索页表项
反向页表
页号
偏移
哈希函数
哈希表
反向页表
页号
表目体
链指针
页框号
偏移
物理地址
反向页表项目数与页框的个数相等
将页号散列成0-n中整数
散列整数与反向页表入口号码间的映射关系
当表内页号与虚地址中页号一致时得到页框号
10
20
页框号
应用程序在存储空间中的位置,以及操作系统管理的页表的位置
经过编译后按照逻辑地址编址的程序
页表0所占的内存
页表1所占的内存
OS所占空间
应用程序所占空间
每个进程进入内存时建立相应页表
X
X
X
…
…
MMU所在的位置和作用
CPU
MMU
MEMORY
BUS
CPU在执行程序的过程中无论是取指令,还是存取数据,发出的地址都是虚(逻辑)地址。通过MMU的转换将虚地址转换成实(物理)地址,发上总线,操纵内存。
页面置换算法
页面置换的原因、过程和效率(防颠簸)
最优页面置换算法
最近未使用页面置换算法NRU:
先进先出置换算法FIFO

最久未使用页面置换算法LRU :方法一—p25

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