连续存储管理页式管理

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页式存储管理的基本原理

页式存储管理的基本原理页式存储管理是一种常见的内存管理方式，其基本原理包括页面分割和页面置换。

页面分割是指将进程的虚拟内存空间划分为固定大小的页，通常为4KB或者8KB。

每个页都有一个唯一的页号，用来标识该页在虚拟内存空间中的位置。

进程的虚拟内存被分为一系列的页，形成一个页表，用来记录页与物理内存的映射关系。

页面置换是指根据一定的算法，将物理内存中的页面与虚拟内存中的页面进行置换。

当一个进程需要访问一个虚拟内存页面时，首先检查这个页面是否已经在物理内存中。

如果在，则直接进行访问。

如果不在，则需要进行页面置换，将物理内存中的某个页面置换出来，以便给新的页面腾出空间。

页式存储管理的基本原理是为了解决计算机系统中内存有限的问题。

由于物理内存的容量通常远小于进程的虚拟内存空间，因此无法将进程的全部虚拟内存空间都加载到内存中。

页式存储管理将进程的虚拟内存空间划分为页，并根据需要将页逐个加载到物理内存中。

页式存储管理的基本思想是将进程的虚拟内存空间分成一个个固定大小的页，并且将这些页映射到物理内存上的一块块固定大小的页框中。

通过这种映射关系，可以实现进程在虚拟内存和物理内存之间的无缝切换，使得进程能够正常运行。

当进程需要访问虚拟内存的某个页面时，首先根据页号在页表中找到相应的页表项，该项记录了该页所在的物理内存页框的地址。

如果该页已经在物理内存中，则直接进行访问。

如果不在物理内存中，则需要进行页面置换。

页面置换算法是页式存储管理中的核心部分，其目的是从物理内存中选择一个页面进行置换，以给新的页面腾出空间。

常见的页面置换算法有最先进入先出（FIFO）、最少使用（LRU）、最近最久未使用（LRU）等。

总体来说，页式存储管理是一种以页面为单位进行内存管理的方式，通过页面分割和页面置换实现进程的虚拟内存与物理内存之间的映射关系。

通过这种映射关系，可以实现计算机系统中内存资源的有效利用，提高系统的性能和可靠性。

存储管理

5.3 存储管理

存储管理主要是指对内存空间的管理(外存管理见文件系统)。内存空间一般分为两部分：系统区和用户区。系统区存放系统程序和系统数据等；用户区存放用户的程序和数据等。存储管理主要是对内存中用户区进行管理。

存储管理功能内存资源管理存储管理方式
1 存储管理功能

存储空间的分配和回收

静态地址映射：程序装入内存时进行地址转换；动态地址映射：程序执行过程中进行地址转换，需要硬件的支持。
2 内存资源管理

2.1 内存分区

分区时刻

静态分区：系统初始化时分；动态分区：申请时分。等长分区：2i 异长分区：依程序、程序单位、对象大小。静态+等长（页式、段页式）动态+异长（段式、可变分区方式）
X(段号1) e: 调用y段f
80k-1 D(段号3)
0 a: … 20k-1 段内地址 (二维地址)
逻辑地址=
段号
3. 对应关系
main
... 100k: 40k
...
200k:
x
60k
... 300k: 320k:
y
20k 80k ... 内存空间
d
进程空间
4. 所需表目
(1) 段表：每进程一个
b: l b 段号 ... 段首址段长 … b’ … … l’ …
物理地址
b’+d
s
... ... b l ... PCB s d 逻辑地址若查不到
+
段号 .. . s .. .
段长段首址 … ... l’ b’ … ...
cp
b: l cp b + 段号 ... 段首址段长 … b’ … ... l’ ...

chn2页式存储管理

4.3.5（3）多级页表地址转换过程
目录dir位移页表页位移page 页内位移offset
逻辑地址
1
页目录表控制寄存器
4 6 3
页表地址页框地址
2
5
页框号
offset
物理地址
进程一级页表进程二级页表
逻辑地址结构有三部分组成：页目录位移、页表页位移和页内位移。
4.3.6反置页表Inverted Page Table（IPT）(1)
例题：逻辑地址是5499，页框大小是1024问题该地址在第几页，偏移量是多少？页号=5499/1024=5,偏移
=5499%1024=379
4.3.1 分页式存储管理基本原理
三、（2）地址转换算法
第一：运行时CPU读逻辑地址；第二：在页表寄存器内读取页表首地址；第三：计算确定页号；
第四：找对应的页框号；
练习：一个进程，逻辑空间为3 页长，每个页面长度为1k（1024 字节），页表如右图所示。进程中指令 Load 1，2500（从有效
页表页号块号 0 1 2 2 3 8
地址2500取数据放入1号寄存器
中）的逻辑地址为100，如何找
到该指令的内存物理地址及数据
存放地址？
解：1、由虚地址为100可知，指令 Load 1，
练习：
页号与页框对应模式
4 5 6
4.3.4分页存储空间的页面共享和保护
分页代码共享概念
4.3.4分页存储空间的页面共享和保护
共享本质：被共享的部分在内存只有一个副本，即共享代码
或数据指向内存同一物理地址段。分页技术的数据共享（用于通信）：页号指向各自页框。分页技术的代码共享（节省内存）：因为程序运行必须链接好，链接后代码页号必须固定所以共享页号逻辑号必须联系且须编号相同，才能保障代码完整执行。共享保护技术：页表中增加权标识位。

页式存储管理的基本原理

页式存储管理的基本原理页式存储管理是计算机操作系统中一种常用的存储管理方式。

它通过将进程的地址空间分割成固定大小的页，再将物理内存也分割成与之对应的页框，实现进程与物理内存之间的映射关系。

页式存储管理的基本原理可以分为地址映射、页表和页面置换。

首先，页式存储管理通过地址映射实现进程的内存访问。

当进程生成一个虚拟地址时，操作系统将其分成两个部分，一个是页号，用于标识从进程中取出的页，另一个是页偏移量，用于指示页中具体的地址。

操作系统根据进程页号和页表将虚拟地址转换为物理地址，进而实现内存的访问。

其次，页式存储管理使用页表来管理进程的虚拟地址空间和物理内存的映射关系。

每个进程都有一个页表，其中包含了虚拟页号与物理页框号的对应关系。

当进程发生地址访问时，操作系统通过查找页表找到对应的物理页框，然后将物理页框中的数据加载到CPU中进行计算。

页表一般采用哈希表、树结构或者多级页表等数据结构来实现，以提高查找速度和存储空间的利用率。

在查找过程中，操作系统利用页号作为索引快速找到对应的页表项，然后根据页表项中的页框号获取物理地址。

最后，当物理内存空间不足以容纳所有进程的页时，页式存储管理需要进行页面置换。

页面置换算法是页式存储管理中的重要组成部分，常见的页面置换算法包括最佳置换算法、先进先出算法、最近最久未使用算法等。

这些算法根据不同的策略选择要被替换的页面，并将其从物理内存中换出，然后加载新的页面。

页面置换算法的选择取决于不同的场景和需求。

例如，最佳置换算法选择将最长时间不使用的页面替换出去，以便使页面置换的缺页率最低。

而最近最久未使用算法则选择最近一段时间内最久未使用的页面进行替换。

总结来说，页式存储管理通过地址映射、页表和页面置换实现了对进程虚拟地址和物理内存之间的有效映射与管理。

它在提高内存利用率的同时，还能够满足多进程同时运行的需求，对计算机的性能和稳定性有着重要的影响。

操作系统——页式存储管理

操作系统——页式存储管理分区式存储管理最⼤的缺点是碎⽚问题严重，内存利⽤率低。

究其原因，主要在于连续分配的限制，即它要求每个作⽤在内存中必须占⼀个连续的分区。

如果允许将⼀个进程分散地装⼊到许多不相邻的分区中，便可充分地利⽤内存，⽽⽆需再进⾏“紧凑”。

基于这⼀思想，产⽣了“⾮连续分配⽅式”，或者称为“离散分配⽅式”。

连续分配：为⽤户进程分配的必须是⼀个连续的内存空间。

⾮连续分配：为⽤户进程分配的可以是⼀些分散的内存空间。

分页存储管理的思想：把内存分为⼀个个相等的⼩分区，再按照分区⼤⼩把进程拆分成⼀个个⼩部分。

分页存储管理分为：实分页存储管理和虚分页存储管理⼀、实分页式存储管理实分页式存储最⼤的优点是内存利⽤率⾼，与⽬前流⾏的虚分页存储管理相⽐，具有实现简单，程序运⾏快的优点。

⽬前，飞速发展的硬件制造技术使得物理内存越来越⼤，因此我们认为，实分页式存储管理将是⼀种最有发展前途的存储管理⽅式。

1.1、基本原理假设⼀个⼤型饭店，所有的客房都是标准的双⼈间，部分客房已经住进客⼈，现在⼜有⼀个旅游团要求⼊住。

接待员统计了⼀下，对旅游团领队说：“贵团全体成员都能住下，两⼈⼀个房间，但是不能住在同⼀楼层了，因为每层空着的客房不够，更没有⼏个挨着的。

请原谅！”。

对于这样的安排，⼀般⼈不会感到奇怪。

因为旅游团本来就是由⼀位位个⼈或夫妻等组成的，⽽饭店的客房本来也是两⼈⼀间的，两⼈⼀组正好可住在⼀个客房⾥；另外，饭店⼏乎每天都有⼊住的和退房的客⼈，想在同⼀楼层找⼏间挨着的客房实在不容易。

①将整个系统的内存空间划分成⼀系列⼤⼩相等的块，每⼀块称为⼀个物理块、物理页或实页，页架或页帧（frame），可简称为块（block）。

所有的块按物理地址递增顺序连续编号为0、1、2、……。

这⾥的块相当于饭店的客房，系统对内存分块相当于饭店把⼤楼所有的客房都设计成标准的双⼈间。

②每个作业的地址空间也划分成⼀系列与内存块⼀样⼤⼩的块，每⼀块称为⼀个逻辑页或虚页，也有⼈叫页⾯，可简称为页（page）。

页式存储管理指导

运行命令2
4. （续）入对应页表表项，并修改该进程内存分配表和页表。把申请到的页号填入对应页表表项，把状态位置1修改位示图和可用空闲块数 5. 查表完成地址映射，打印格式如下： 12345-14782 4. 重复以上步骤完成第2个地址转换
显示进程状态
显示选定进程的页表，例如
虚拟页号状态位物理页号访问位
加载进程
1. 接收用户输入进程信息（进程名，长度） 2. 自动为进程编号 3. 自动为进程创建页表，页表包含内容因淘汰算法不同有所区别，一般应有虚拟页号、状态位、物理页号、访问位（或最近访问时间）等，页表长度＝（进程长度+页长－1）/页长，用结构体数组实现，每个进程一个页表，初始情况下，页表中访问位和状态位都为0； 4. 为进程创建内存分配表，格式：进程号、虚拟页号、物理页号，用数组实现
页式存储管理指导
程序模块图
初始化
功能选择
加载进程
选择进程
运行命令
显示进程状态
退出
初始化功能
1. 初始化位示图位示图是用1个二进制位来代表一个物理页分配情况，1代表已经分配，0代表未分配。如页大小为2K，内存容量 256K，则需要128个二进制位即16个字节空间，定义为char wst[16],wst[0]代表 0～7页，如要查看第x号页是否分配，可用如下语句if ((wst[x/8]&(1<<x))==0) 2. 可用空间kykj=256/2
运行命令
1. 从键盘上接收命令，命令格式为 12345：MOV AX,45678 2. 自动切分命令3个部分，得到两个地址： 12345和45678 3. 把它们自动拆分为页号和页内地址 4. 查选定进程页表，如其所在页没有调入内存，则查看该进程内存分配表，看是否占完所用物理页数，如是则根据淘汰算法淘汰一页。然后申请内存（根据位示图），把申请到的页号填

内存管理之一段式与页式管理

内存管理之⼀段式与页式管理内存管理⽅法内存管理主要包括内存分配和回收、地址变换、内存扩充、内存共享和保护等功能。

下⾯主要介绍连续分配存储管理、覆盖与交换技术以及页式与段式存储管理等基本概念和原理。

1．连续分配存储管理⽅式连续分配是指为⼀个⽤户程序分配连续的内存空间。

连续分配有单⼀连续存储管理和分区式储管理两种⽅式。

(1)单⼀连续存储管理在这种管理⽅式中，内存被分为两个区域：系统区和⽤户区。

应⽤程序装⼊到⽤户区，可使⽤⽤户区全部空间。

其特点是，最简单，适⽤于单⽤户、单任务的操作系统。

CP／M 和 DOS 2．0以下就是采⽤此种⽅式。

这种⽅式的最⼤优点就是易于管理。

但也存在着⼀些问题和不⾜之处，例如对要求内存空间少的程序，造成内存浪费；程序全部装⼊，使得很少使⽤的程序部分也占⽤—定数量的内存。

(2)分区式存储管理为了⽀持多道程序系统和分时系统，⽀持多个程序并发执⾏，引⼊了分区式存储管理。

分区式存储管理是把内存分为⼀些⼤⼩相等或不等的分区，操作系统占⽤其中⼀个分区，其余的分区由应⽤程序使⽤，每个应⽤程序占⽤⼀个或⼏个分区。

分区式存储管理虽然可以⽀持并发，但难以进⾏内存分区的共享。

分区式存储管理引⼈了两个新的问题：内碎⽚和外碎⽚。

前者是占⽤分区内未被利⽤的空间，后者是占⽤分区之间难以利⽤的空闲分区(通常是⼩空闲分区)。

为实现分区式存储管理，操作系统应维护的数据结构为分区表或分区链表。

表中各表项⼀般包括每个分区的起始地址、⼤⼩及状态(是否已分配)。

分区式存储管理常采⽤的⼀项技术就是内存紧缩(compaction)：将各个占⽤分区向内存⼀端移动，然后将各个空闲分区合并成为⼀个空闲分区。

这种技术在提供了某种程度上的灵活性的同时，也存在着⼀些弊端，例如：对占⽤分区进⾏内存数据搬移占⽤CPU~t⼨间；如果对占⽤分区中的程序进⾏“浮动”，则其重定位需要硬件⽀持。

1)固定分区(nxedpartitioning)。

固定式分区的特点是把内存划分为若⼲个固定⼤⼩的连续分区。

页式存储管理的基本思想

页式存储管理的基本思想页式存储管理是计算机技术中一种重要的存储管理方式。

它主要作用是将同种数据或程序的大量信息，按一定的方式组织存放在计算机中。

页式存储管理是一种紧凑的存储管理方式，它利用存储器中的分布式空间，以小页（page）为单位，将数据或程序按页存储，由操作系统负责数据在内存和硬盘之间的移动及调度。

页式存储管理有利于节约存储空间，以页（page）为单位，允许页面的内存空间结构和每一页的长度可以不相同，可以提高存储空间的利用率。

此外，运用页式存储管理的分页机制，可以更有效地把可执行程序装入内存，根据指令执行时只需要存取对应的页面，从而减少缓存访问次数，提高性能。

页式存储管理分三种：静态分页，动态分页和段式存储管理，其中静态分页最为常见。

静态分页是一种简单的分页管理方式，它使用的是定长页表项，把物理页面和可访问性（可读可写）状态进行映射，只要访问某个内存页，CPU就能在页表中定位页面的存储位置，这样就可以节省CPU时间，便于管理。

动态分页也叫做动态分区，它是一种更加灵活的分页存储管理方式，它使用变长页表项，可以在程序执行过程中根据程序运行状况从所分配的内存中释放一些无用的内存页，并从存储器中重新调配一些可用的内存页，使得系统能够更加灵活地管理内存资源。

但是，由于程序运行状况的不断变化，因此在程序执行过程中，CPU需要大量的时间来进行页表的变换，从而影响了程序的性能。

段式存储管理是一种比页式存储管理更加灵活的存储管理方式，它使用的是变长的段表项，可以访问任意的位置块，不受页面大小的限制。

段式存储管理可以有效地利用内存资源，可以将比较大的内存空间分割成若干小空间，并且可以依据实际情况调整段的大小，从而使得内存的利用率更加有效。

总的来说，页式存储管理是一种重要的存储管理方式，能够有效地节约存储空间，提高存储空间的利用率，减少缓存访问次数，提高系统性能，但是同时也会增加系统的管理和维护开销，因此，它的选择和应用要得当，以达到最佳的存储效果。

《操作系统》课件(五)页式存储管理

段的共享和保护
共享：在不同用户的段表中添入相同的段表表项。
保护：在段表中添加一个保护位。思考：为什么段式存储管理比页式存储
管理更容易实现共享和保护？
段式和页式的问题和优点
页式：解决了碎片问题。但不便于用户作业的共享和保护。由于用户调入的页可能只用到其中的一部分，因此系统的效率不高。
210=1024，25=32
（2）根据给定的逻辑地址得到页号和页内地址。
035E（H）=（0000001101011110）2 从左边数10位为页内地址，剩余为页号。页号为0。
（3）根据页号查页表，得到块号为5。
（4）将块号与块内地址组合为物理地址：
01011101011110=175E（H）
页表的实现—快表
块号
5 12
保护位
R WR
5
5
5
5
5
用户1
用户2
用户3
页式虚拟存储技术
虚拟存储器：内存扩充技术，为用户提供一个比实际内存大得多的内存空间。
实现虚拟的三个三个条件；
程序中的哪些页已经加载内存。当要访问的页不在内存时，如何将其掉如内存？若此时内存空间已满，如何选择换出的页？
页式虚拟的基本原理：加载作业时，只加载那些最活跃的页，其余的页需要时再加载。 “请求调页技术”和“预调页技术”。
从上述地址变换过程可以看出：CPU每取一条指令或数据，都必须经过页表。
因此，页表的每一个表项都是一个动态重定位机构。
如何实现页表，将影响系统的效率。方式：
硬件实现：用寄存器组。但代价太高，特别是内存很大时，是不可能的。
软件实现：将页表放在内存中。每取一条指令，要两次访问内存。

存储管理的基本模式

存储管理的基本模式存储管理是操作系统中重要的组成部分，负责管理计算机系统中的内存和外部存储器。

存储管理的基本模式主要有以下几种：1. 固定分区固定分区是一种简单的存储管理方式，它将内存分为若干个固定大小的区域，每个区域对应一个进程或任务。

每个进程只能在自己的区域中运行，不能访问其他区域的内存。

这种方式在一定程度上限制了进程的自由度，但由于实现简单，在一些简单系统中仍然被采用。

优点：实现简单，安全可靠。

缺点：分区数量固定，造成内存浪费，且不利于大内存程序的运行。

适用场景：适用于内存较小、任务数量固定的系统。

2. 动态分区动态分区是一种更为灵活的存储管理方式，它根据进程或任务的实际需要，动态地分配内存空间。

这种方式能够更好地利用内存资源，提高内存利用率。

优点：内存利用率高，适用于大内存程序。

缺点：实现相对复杂，需要操作系统进行更多的管理操作。

适用场景：适用于内存较大、任务数量不确定的系统。

3. 页式管理页式管理是一种将内存分为若干个页（page）的存储管理方式。

每个页的大小固定，可以存放一个进程或任务的一部分。

页式管理通过将程序分割成多个页面，实现了内存的离散分配。

优点：内存利用率高，可以实现多道程序运行。

缺点：实现相对复杂，需要处理页面置换和缺页等问题。

适用场景：适用于内存较大、任务数量不确定的系统。

4. 段式管理段式管理将内存分为若干个段（segment），每个段的大小不固定，可以存放一个进程或任务的一部分。

段式管理通过将程序分割成多个段，实现了内存的逻辑分段。

优点：便于多道程序运行，可以实现分段保护和分段共享。

缺点：实现相对复杂，需要处理段之间的地址映射和保护等问题。

适用场景：适用于内存较大、任务数量不确定的系统。

5. 段页式管理段页式管理结合了页式管理和段式管理的优点，将内存分为若干个段，每个段又包含若干个页。

这种方式可以实现内存的逻辑分段和离散分配，同时提高了内存的利用率和多道程序运行能力。

内存页式存储管理

内存页式存储管理为了支持多道程序系统和分时系统,支持多个程序并发执行,引入了分区式存储管理，这里给大家分享一些关于内存页式存储管理，希望对大家能有所帮助。

基本原理将程序的逻辑地址空间划分为固定大小的页(page)，而物理内存划分为同样大小的页框(page frame)。

程序加载时，可将任意一页放人内存中任意一个页框，这些页框不必连续，从而实现了离散分配。

该方法需要CPU的硬件支持，来实现逻辑地址和物理地址之间的映射。

在页式存储管理方式中地址结构由两部构成，前一部分是页号，后一部页式管理方式的优点是：1)没有外碎片，每个内碎片不超过页大比前面所讨论的几种管理方式的最大进步是，2)一个程序不必连续存放。

3)便于改变程序占用空间的大小(主要指随着程序运行，动态生成的数据增多，所要求的地址空间相应增长)。

缺点是：要求程序全部装入内存，没有足够的内存，程序就不能执行。

分为页内地址w(位移量)页式管理的数据结构在页式系统中进程建立时，操作系统为进程中所有的页分配页框。

当进程撤销时收回所有分配给它的页框。

在程序的运行期间，如果允许进程动态地申请空间，操作系统还要为进程申请的空间分配物理页框。

操作系统为了完成这些功能，必须记录系统内存中实际的页框使用情况。

操作系统还要在进程切换时，正确地切换两个不同的进程地址空间到物理内存空间的映射。

这就要求操作系统要记录每个进程页表的相关信息。

为了完成上述的功能，—个页式系统中，一般要采用如下的数据结构。

进程页表：完成逻辑页号(本进程的地址空间)到物理页面号(实际内存空间，也叫块号)的映射。

页式管理地址变换在页式系统中，指令所给出的地址分为两部分：逻辑页号和页内地址。

原理：CPU中的内存管理单元(MMU)按逻辑页号通过查进程页表得到物理页框号，将物理页框号与页内地址相加形成物理地址上述过程通常由处理器的硬件直接完成，不需要软件参与。

通常，操作系统只需在进程切换时，把进程页表的首地址装入处理器特定的寄存器中即可。

页式存储管理方案中

页式存储管理方案中简介页式存储管理是一种常见的存储管理方案，它利用固定大小的页面来组织和管理内存中的数据。

在页式存储管理方案中，内存被划分为多个固定大小的页框，应用程序中的数据被分割为同样大小的页面，并分配到对应的页框中。

这种分页的方式使得操作系统可以更加灵活地管理内存，提高系统的性能和资源利用率。

页式存储管理方案的原理页式存储管理方案主要由两个核心组件组成：页表和页表项。

页表页表是一个数据结构，用于记录每个页面在内存中的位置。

它通常是一个二维数组，第一维表示虚拟页面号，第二维表示物理页面号。

通过页表，操作系统可以根据虚拟页面号找到对应的物理页面号，从而实现页面的映射。

页表项页表项是页表中的一个元素，用于存储与页面相关的信息。

每个页表项通常包含以下几个字段：•有效位（Valid Bit）：表示该页表项是否有效，即该页面是否在内存中。

•修改位（Dirty Bit）：表示该页面是否被修改过。

•引用位（Reference Bit）：表示该页面是否被访问过。

•页面框号（Page Frame Number）：表示该页面在内存中的位置。

通过页表和页表项，操作系统可以根据虚拟页面号查找对应的页表项，进而获取页面在内存中的位置。

页式存储管理方案的优势相比于其他的存储管理方案，页式存储管理方案具有以下几个显著的优势：灵活的管理方式页式存储管理方案将内存划分为大小固定的页面，使得操作系统能够更加灵活地管理内存。

通过分页的方式，操作系统可以将不连续的物理页面映射到连续的虚拟页面中，从而提高内存的利用率，并能够更好地满足应用程序的需求。

高效的页面替换算法在页式存储管理方案中，当系统需要分配一个新的页面时，如果内存中没有空闲页框，就需要使用页面替换算法来选择一个合适的页面进行替换。

页式存储管理方案支持多种页面替换算法，如最近最少使用算法（LRU）、最不经常使用算法（LFU）等。

这些算法可以根据页面的引用位和修改位等信息，选择合适的页面进行替换，从而提高系统的性能和响应速度。

段式管理、页式管理、段页管理

第二次则是访问页表得到所要访问的物理地址。
第三次才能访问真正需要访问的物理单元。
显然，这将使CPU的执行指令速度大大降低。为了提高地址转换速度，设置快速联想寄存器就显得比段式管理或页式管理时更加需要。在快速联想寄存器中，存放当前最常用的段号s、页号p和对应的内存页面与其它控制用栏目。当要访问内存空间某一单元时，可在通过段表、页表进行内存地址查找的同时，根据快速联想寄存器查找其段号和页号。如果所要访问的段或页在快速联想寄存器中，则系统不再访问内存中的段表、页表而直接把快速联想寄存器中的值与页内相对地址d拼接起来得到内存地址。
总之，因为段页式管理是段式管理的页式管理方案结合而成的，所以具有它们二者的优点。但反过来说，由于管理软件的增加，复杂性和开销也就随之增加了。另外，需要的硬件以及占用的内存也有所增加。更重要的是，如果不采用联想寄存器的方式提高CPU的访内速度，将会使得执行速度大大下降
一页式管理
1 页式管理的基本原理将各进程的虚拟空间划分成若干个长度相等的页(page)，页式管理把内存空间按页的大小划分成片或者页面（page frame），然后把页式虚拟地址与内存地址建立一一对应页表，并用相应的硬件地址变换机构，来解决离散地址变换问题。页式管理采用请求调页或预调页技术实现了内外存存储器的统一管理。
2 动态页式管理。动态页式管理是在静态页式管理的基础上发展起来的。它分为请求页式管理和预调入页式管理。
优点：没有外碎片，每个内碎片不超过页大小。一个程序不必连续存放。便于改变程序占用空间的大小（主要指随着程序运行而动态生成的数据增多，要求地址空间相应增长，通常由系统调用完成而不是操作系统自动完成）。
它分为
1 静态页式管理。静态分页管理的第一步是为要求内存的作业或进程分配足够的页面。系统通过存储页面表、请求表以及页表来完成内存的分配工作。静态页式管理解决了分区管理时的碎片问题。但是，由于静态页式管理要求进程或作业在执行前全部装入内存，如果可用页面数小于用户要求时，该作业或进程只好等待。而且作业和进程的大小仍受内存可用页面数的限制。

页式存储管理课件

为了实现数据的高速传输，页式存储管理还需要依赖于高速的I/O接口，如 PCIe、SAS等。
内存管理单元（MMU）
MMU是页式存储管理中的关键硬件组件，负责地址转换和页面置换等操作，保障程序的正确执行。
操作系统支持
01
02
03
虚拟内存管理
操作系统提供虚拟内存管理机制，将逻辑地址转换为物理地址，实现程序的正确执行。
应用程序开发框架
应用程序开发框架提供了一系列工具和库，帮助开发者快速开发出高效、稳定的应用程序。
系统集成工具
系统集成工具用于将不同的软件系统进行集成，实现数据的共享和交换。
04
页式存储管理的应用场景
嵌入式系统概述
01
嵌入式系统是一种专用的计算机系统，通常用于控制、监视或帮助设备进行特定任务。
内存分配策略
常见的内存分配策略有按需分配、预分配和混合分配。按需分配是指只在需要时才为程序分配内存空间；预分配是指预先为程序分配一定数量的内存空间；混合分配则结合了按需分配和预分配的策略。
页面置换算法
当内存空间不足时，需要选择一个页面将其置换出内存，以便为其他页面腾出空间。常见的页面置换算法有先进先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）和最优算法（OPT）等。
支持动态分配和按需分配，满足不同程序的需求。
按照页框进行地址转换，提高了内存利用率。
特点页框大小固定，便于管理。
页式存储管理的历史与发展
早期阶段
页式存储管理思想起源于20世纪 50年代，但当时技术条件不成熟
，未得到广泛应用。
发展阶段
随着计算机技术的不断发展，页式存储管理逐渐得到应用和研究，成为一种重要的存储管理方式。

页式存贮管理

页式存贮管理
1 用户程序划分
把用户程序按逻辑页划分成大小相等的部分,称为页(page)。从0开始编制页号,页内地址是相对于0 编址
2 逻辑地址
用户程序的划分是由系统自动完成的,对用户是透明的。一般,一页的大小为2的整数次幂,因此,地址的高位部分为页号,低位部分为页内地址.
31 页号P 12 11 页内位移量W 0
页式存贮管理
3 内存空间按页的大小划分为大小相等的区域，称为块或内存块（物理页面，页框）
4 内存分配以页为单位进行分配，并按作业的页数多少来分配。逻辑上相邻的页，物理上不一定相邻
页式存贮管理
5 页表
为了实现动态地址变换，还要为该作业建立
一个页表，用来记录作业的逻辑页与主存块的映
射关系。
控制寄存器
有效地址
页表长度页表地址
2 1C4
页号 0 1 2
页面号 2 3 8
物理地址 8 1C4
页式存贮管理
7 快表或联想存贮器
从上述地址转换过程可以看出，执行一次访内操作至少要访问主存两次。一次访页表，一次是实现指定操作。这样就把程序的执行速度降低一倍。为了提高存取速度,通常设置一个专用的高速缓冲寄存器组,用来存放页表的一部分。我们把存放在高速缓冲寄存器中的页表叫快表，这个高速缓冲寄存器又叫联想存贮器。
具有快表的地址转换机构
页表地址寄存器页表长度寄存器
逻辑地址
B
L
页号p 页内地址d
+
页表
p’
比较
P>=L
地址越界
快表
p p’ ..
物理地址 P’
d
页式存贮管理
8 深入一点的讨论

存储管理-页式管理

存储管理-页式管理存储管理-页式管理页式管理解决什么问题分区式管理，存在着严重的碎⽚问题使得内存的利⽤率不⾼1.固定分区，因为每⼀个分区只能分配给某⼀个进程使⽤，⽽该进程可能占不满这个分区，就会有内部碎⽚2.动态分区，会产⽣⼤量的外部碎⽚，虽然可以使⽤紧凑技术，但是这样时间成本过⾼了出现这种情况的原因是分区管理必须要求进程占⽤⼀块连续的内存区域，如果让⼀个进程分散的装⼊到不同的内存分区当中的话，这样就可以充分的利⽤内存，并且不需要紧凑这种技术了。

⽐如把⼀个进程离散的拆分放到零散的内存碎⽚中去，这样就可以更为⾼效的利⽤内存。

也就是产⽣了⾮连续的管理⽅式。

⽐如就是把⼀个进程拆分为若⼲部分，分别放到不同的分区中，⽐如⼀个进程23M，可以拆分为10M，10M，3M放到不同的分区中如果分区分的更⼩，23M拆分为11个2M的，和⼀个1M的，每个分区是2M，那么总共会装满11个分区，剩下⼀个分区装不满，也仅仅浪费1M的空间，也就是分区越⼩的话，那么就是内存利⽤率就会越⾼。

分区式管理时，进程的⼤⼩受分区⼤⼩或内存可⽤空间的限制分区式管理也不利于程序段和数据的共享页式管理的改进页式管理只在内存存放反复执⾏或即将执⾏的程序段与数据部分不经常执⾏的程序段和数据存放于外存待执⾏时调⼊。

页式管理的基本概念页框(页帧):将内存空间分成⼀个个⼤⼩相等的分区，每个分区就是⼀个页框。

页框号:每⼀个页框有⼀个编号，这个编号就是页框号，从0开始页(页⾯):将进程分割成和页框⼤⼩相等的⼀个个区域，也叫页页号:每⼀⼆个页⾯有⼀个编号，叫做页号，从0开始注意:由于最后⼀个页⾯可能没有页框那么⼤，所以页框不可以太⼤，否则会产⽣过⼤的内存碎⽚操作系统会以页框为单位为各个进程分配内存空间，进程的每⼀个页⾯分别放⼊⼀个页框中，也就是进程的页⾯和内存的页框具有⼀⼀对应的关系注意:各个页⾯不需要连续存放，可以放到不相邻的各个页框中如何实现地址的转化1.⾸先需要知道⼀个进程内的页对应物理内存中的起始地址a是多少2.其次要知道进程页内地址b是多少3.逻辑地址对应的实际物理地址就是c=a+b如何计算?⽐如逻辑地址80确定页号：页号=逻辑地址/页⾯长度 1=80/50页内偏移量:页内偏移量=逻辑地址%页⾯长度 30=80%50每个进程页⾯对应物理内存中页框的⾸地址:这是通过页表查询到的，⽐如查询到对应物理内存⾸地址是4500那么对应最终物理地址就是4500+30=4530页表页表的存在是为了让我们知道进程中的⼀个页的页号对应它存放在物理内存中的页框号，进⽽求出页框号对应的⾸地址逻辑地址的结构假如页号有k位，那么页数就是2^k个假如页内地址m位，那么页内地址有2^m个静态页⾯管理在作业或进程开始执⾏之前，把作业或进程的程序段和数据全部装⼊内存的各个页⾯中，并通过页表(page mapping table)和硬件地址变换机构实现虚拟地址到内存物理地址的地址映射。

操作系统的资源管理

操作系统的资源管理随着计算机的快速发展，操作系统成为了计算机系统中必不可少的一部分。

操作系统起到了管理和控制计算机硬件和软件资源的重要作用。

其中，资源管理是操作系统的核心功能之一。

本文将就操作系统的资源管理进行探讨。

一、资源管理的概述资源管理指的是操作系统对计算机硬件和软件资源进行调度、分配和利用的过程。

主要包括对内存、处理器、磁盘、输入输出设备等各种资源的管理。

资源管理的目标是合理高效地分配和利用计算机资源，以满足用户的需求，提高系统的性能。

二、内存管理内存是计算机系统中最重要的资源之一，操作系统需要合理管理内存以保证系统的正常运行。

内存管理包括内存的分配和回收、内存的保护和共享等方面。

常见的内存管理方式有连续内存管理和非连续内存管理。

连续内存管理是指将内存划分为若干大小相等的分区，每个分区可以分配给一个进程。

常见的连续内存管理算法有首次适应算法、最佳适应算法和最差适应算法。

非连续内存管理是指将内存分为若干不连续的分区，每个分区可以不连续地分配给一个进程。

非连续内存管理的主要算法有页式存储管理和段式存储管理。

三、处理器管理处理器是计算机系统中执行指令的部件，操作系统需要对处理器进行管理。

处理器管理主要包括进程调度和进程同步。

进程调度是指操作系统根据一定的调度算法，从就绪队列中选择一个进程分配给处理器执行。

常见的调度算法有先来先服务调度算法、短作业优先调度算法和时间片轮转调度算法等。

进程同步是指多个进程之间的协调和合作。

在并发执行的环境中，多个进程共享资源时可能会导致资源竞争和数据不一致的问题，操作系统通过引入信号量、互斥锁等机制来解决这些问题。

四、磁盘管理磁盘是计算机系统中存储大量数据的设备，操作系统需要对磁盘进行管理以实现高效的数据存取。

磁盘管理主要包括文件系统管理和磁盘调度。

文件系统管理是指操作系统对文件进行组织和管理。

常见的文件系统有FAT、NTFS、EXT等。

磁盘调度是指操作系统根据一定的调度算法，将磁盘上的数据按照一定的顺序读取或写入。

《操作系统》课件页式存储管理

请和释放内存。
延迟释放
对于一些不再使用但仍占用内存的对象，可以采用延迟释放的策略，等到系统空闲时再统一进行
内存回收。
实时监控和调试工具使用技巧
使用内存监控工具
可以使用一些内存监控工具来实时监控系统的内存使用情况，包括内存占用率、内存分配和释放的频率等，从而及时发现内存抖动问题。
VS
使用调试工具
影响
内存抖动会导致系统性能下降，因为频繁的分配和释放操作会消耗大量的 CPU时间，同时还会产生大量的内存碎片，从而降低内存利用率。
避免或减少内存抖动方法探讨
优化数据结构
通过合理设计数据结构，减少小块内存的使用，从而降低内存分
配和释放的频率。
内存池技术
使用内存池技术可以预先分配一块较大的内存区域，并通过自定义的内存管理算法来管理该内存区域，从而避免频繁地向系统申
页面大小调整
根据应用程序的特点和访问模式，动态调整页面大小，以适应不同的工作负载。
降低缺页率、提高命中率技巧
01
02
03
预测技术
利用程序的行为模式和历史数据，预测未来可能访问的页面，并提前将其加载到内存中。
局部性原理
根据程序的局部性访问原理，尽量将相关的数据和代码放在同一个页面内，以减少页面置换的次数。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
页面保护
采用写时复制、只读保护等技术，减少不必要的页面写操作，降低缺页率。
多级页表、反置页表等扩展技术
多级页表
将页表分为多级结构，以减少页表占用的内存空间和加快页表查找速度。
反置页表
将页表项按照物理页帧号进行组织，而不是按照逻辑页号，以加快页表查找和页面置换的速度。

内存管理有哪几种方式

内存管理有哪⼏种⽅式内存管理有块式管理，页式管理，段式和段页式管理。

现在常⽤段页式管理。

块式管理：把主存分为⼀⼤块、⼀⼤块的，当所需的程序⽚断不在主存时就分配⼀块主存空间，把程序⽚断load⼊主存，就算所需的程序⽚度只有⼏个字节也只能把这⼀块分配给它。

这样会造成很⼤的浪费，平均浪费了50％的内存空间，但是易于管理。

页式管理：把主存分为⼀页⼀页的，每⼀页的空间要⽐⼀块⼀块的空间⼩很多，显然这种⽅法的空间利⽤率要⽐块式管理⾼很多。

段式管理：把主存分为⼀段⼀段的，每⼀段的空间⼜要⽐⼀页⼀页的空间⼩很多，这种⽅法在空间利⽤率上⼜⽐页式管理⾼很多，但是也有另外⼀个缺点。

⼀个程序⽚断可能会被分为⼏⼗段，这样很多时间就会被浪费在计算每⼀段的物理地址上。

段页式管理：结合了段式管理和页式管理的优点。

将程序分成若⼲段，每个段分成若⼲页。

段页式管理每取⼀数据，要访问3次内存。

分页和分段有什么区别（内存管理）段式存储管理是⼀种符合⽤户视⾓的内存分配管理⽅案。

在段式存储管理中，将程序的地址空间划分为若⼲段（segment），如代码段，数据段，堆栈段；这样每个进程有⼀个⼆维地址空间，相互独⽴，互不⼲扰。

段式管理的优点是：没有内碎⽚（因为段⼤⼩可变，改变段⼤⼩来消除内碎⽚）。

但段换⼊换出时，会产⽣外碎⽚（⽐如4k的段换5k的段，会产⽣1k的外碎⽚）页式存储管理⽅案是⼀种⽤户视⾓内存与物理内存相分离的内存分配管理⽅案。

在页式存储管理中，将程序的逻辑地址划分为固定⼤⼩的页（page），⽽物理内存划分为同样⼤⼩的帧，程序加载时，可以将任意⼀页放⼊内存中任意⼀个帧，这些帧不必连续，从⽽实现了离散分配。

页式存储管理的优点是：没有外碎⽚（因为页的⼤⼩固定），但会产⽣内碎⽚（⼀个页可能填充不满）。

两者的不同点：⽬的不同：分页是由于系统管理的需要⽽不是⽤户的需要，它是信息的物理单位；分段的⽬的是为了能更好地满⾜⽤户的需要，它是信息的逻辑单位，它含有⼀组其意义相对完整的信息；⼤⼩不同：页的⼤⼩固定且由系统决定，⽽段的长度却不固定，由其所完成的功能决定；地址空间不同：段向⽤户提供⼆维地址空间；页向⽤户提供的是⼀维地址空间；信息共享：段是信息的逻辑单位，便于存储保护和信息的共享，页的保护和共享受到限制；内存碎⽚：页式存储管理的优点是没有外碎⽚（因为页的⼤⼩固定），但会产⽣内碎⽚（⼀个页可能填充不满）；⽽段式管理的优点是没有内碎⽚（因为段⼤⼩可变，改变段⼤⼩来消除内碎⽚）。

连续存储管理 页式管理

页式存储管理的基本原理

存储管理

chn2页式存储管理

页式存储管理的基本原理

操作系统——页式存储管理

页式存储管理指导

内存管理之一段式与页式管理

页式存储管理的基本思想

《操作系统》课件(五)页式存储管理

存储管理的基本模式

内存页式存储管理

页式存储管理方案中

段式管理、页式管理、段页管理

页式存储管理课件

页式存贮管理

存储管理-页式管理

操作系统的资源管理

《操作系统》课件页式存储管理

内存管理有哪几种方式

连续存储管理页式管理