操作系统第12章页式内存管理PPT课件

页面号
求虚地址 7145： P＝7145/2048 ＝3 W＝7145 ％ 2048 ＝1001 查页表：3--〉5 MA=5*2048+1001=11241
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练习：
某进程有4个页面，分别装入主存的3、4、 6、8块中，设页面大小为1024B。
（1）写出该进程的页表；
（2）求mov A,[3100]指令中操作数的物理地 址。
页长为1KB
【例】有一系统采用页式存储管理， 有一程序大小是8KB，页大小为2KB， 依次装入内存的第7、9、10、5块， 试将虚地址3412，7145转换成内存 地址。
解：
求虚地址 3412
页号P＝3412/2048 ＝1
W＝ 3412 ％ 2048 ＝ 1364
查页表1--〉9
则MA=9*2048+1364=19796
解决问题的思路：程序适应主存，将 程序分开存放——分页存储管理技术。
一、分页内存管理的基本原理
1、基本原理
程序的虚地址空间分成大小相等的块(如4KB,8KB)，称为页。 内存也分成同样大小的块，称为内存页面等。以页面为内存
的最小分配单位。 当一个用户程序装入内存时，针对每一页分配一个内存页面。 程序的一个页面可以存放在任意一个内存页面，即分配的内
2.分配与回收（以位示图为例）
分配： （1）进程长度<=空闲页面长度？是则分配 （2）建立页表和请求表 （3）逐位查位示图，找出为0的位，计算出表示的页
号(字号×字长＋位号)，填入页表，将0->1。 （4）重复过程（3），直到分配完成，修改空闲页面
数。
回收
进程运行结束，释放它所占的内存页面 ① 根据释放的内存页面，计算出在第几字第几位，
第12章 页式内存管理
问题的提出
分区存储管理的主要问题是碎片问题和 进程大小受分区大小的限制。
固定分区内存管理 中的内存浪费问题
动态分区存储管理：随着进程的执行，内存分区 的分配和释放，也会出现内存碎片。
内 存 分 配 变 化 过 程
造成这个问题的主要原因是用户程序装 入内存时是整体装入的，从而出现主存有 足够的空间但由于不连续而导致的不能分 配的现象。
位示图法（占据一部分内存空间）
空闲页面链法：空闲页面链接成链表，队首页面 的第一个单元存放空闲页面总数，第二个单元存放 指向下一个空闲页的指针。
10
……
（2）页表
记录用户程序空间的页面与内存页的对应 关系。每个进程至少有一个页表。
页面号
（3）请求表（用于找到页表） 记录每个进程的页表起始地址和长度。
存页可以不连续。
分页内存管理实现了内存碎片的减少，任一碎片小 于一页。
页面大
小为1KB
进程1
进程2 进程3
进程2
进程2 进程1 进程1 进程2 进程3
2、地址结构
地址分为页号与页内地址两部分。
页号 页内偏移地址
页号的位数取决于所划分的页面数 页内偏移地址的位数取决于页面的大小
假设CPU字长为16位，页的长度为1KB，则地址 的分割为：
二、 静态页面管理
基本思想：
执行前将作业或进程全部装入内存（执 行过程中不再提出存储请求）。
1.数据结构
1）内存分配时要了解哪些页面是空闲的？存储页面表 2）进程虚空间的页面存到内存什么地方？页表 3）哪里找到进程页表？请求表
(1)存储页面表/位示图 （记录内存页的使用情况）
指出内存各页面是否已分配出去，以及未分配页面 的总和，整个系统一张表。
三、动态页式管理
❖ 基本思想 作业或进程运行前，先装入部分被认为反
复执行或经常调用的页面（局部性原理）， 让它们运行起来，运行过程中需要时将后面 的页面逐步装入，同时将内存中的某些页面 调出。---实现虚拟存储器
请求分页要解决的问题：
1.如何知道要访问的页不在内存？不在内存的 页在外存的什么地方？--扩充页表
示页调入内存后修改过。
扩充的页表
页号
0 1 2
…….
页面号
36 — 48
……
中断位
0 1 0
……
外存位置
50 51 52处理
页号
0 1 2
…….
页面号
36 — 48
……
中断位
0 1 0
……
外存位置
50 51 52
……
改变位
1
0
……
若访问的地址：（0，320） （1，110）
2.不在内存的页什么时候调入内存？（调入策 略）
3.当页调入内存时，内存没有空闲块时，应覆 盖（淘汰）哪些页？（淘汰/置换算法）
1. 扩充页表
中断位：0 表示该页在内存，1示该页不在内存（需 要缺页中断）；
外存位置：该页在外存的位置； 引用位/访问位：0 表示最近没有被访问，1表示最
近被访问过； 改变位：0 表示该页调入内存后没有被修改过，1表
2.页面置换算法
当要将外存中的一页面并送入到全满 的内存中时，必须把已在内存中的某一页淘 汰掉。用来选择淘汰哪一页的规则叫做置换 算法，也称为淘汰算法 。
❖ 抖动：
刚淘汰的页面马上又要访问，刚调入内存的 页面不久又被调出，导致主存和辅存之间的频繁 的页面置换现象称为抖动，也称为颠簸。
发生抖动时系统的效率和停滞差不多，几乎看不 到任何进展的迹象，cpu的资源将完全耗费在缺页 中断上，无法进行任何有效工作。
常用置换算法：
1.先进先出算法FIFO：淘汰先调入内存的页。
2.第二次机会|时钟算法：查看一下该页面最近是
否被访问过，如果没有被访问过，则替换该页面，如 果该页面最近被访问过，则不替换该页面，且把访问 位设置为0。
将该位由”1”改为“0”； ② 重复这样的过程直到全部内存页面释放完 ③ 修改内存空闲页面个数
3、地址变换
进程执行前先将请求表中的页表始址和页表长度 装载到控制寄存器。 执行指令时根据数据和指令的逻辑地址转换成物 理地址后取数据和指令。
根据逻辑地址求物理地址的步骤： 1、由逻辑地址求出页号P和页内地址W： 2、根据页号查页表得内存页面号B； 3、物理地址=B×页大小+页内位移W。
多级页表和快表
❖ 当程序很大时，采用一级页表，需要很大的连续 内存空间来存放页表而且查页表速度慢，为了能 离散的存放页表并且提高查页表速度，引入了多 级页表技术。
❖ 每访问一次数据至少要两次内存：访问页表(也在 内存)、取数据或指令 ；造成访问数度慢。—— 将正在访问的页面信息放在快表中提高速度。