第19讲 第四章 内存管理(五)分析

找的页号，则立即停止
页表的查找。
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快表的特点：
它的地址转换是非常快的，因为它的访问速 度远高于内存，且它是将页号与快表中的各 行同时比较，大大减少了地址转换时间； 快表成本高，所以容量一般不太大，通常为 16~512个存储单元。
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5、页面共享和保护
共享 （1）数据共享 （2）程序共享 P154图
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复习 开始 3
在分页系统中，允许将进程的每一页离散地 存储在内存的任一物理块中；
但系统应能保证进程的正确运行，即能在内 存中找到每个页面所对应的物理块；
为此，系统又为每个进程建立页表，进程执 行时，通过查找页表，即可找到每页在内存 中的物理块号。
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页表
页面系统为了能在内存中找到每个页面对应 的物理块而为进程建立一张页面映像表，简 称页表。
缺点： 存在页内碎片； 不易实现共享； 位示图和页表都有可能占用较大的存储空间。 要求有相应的硬件支持，从而增加了系统成 本，也增加了系统开销；
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4.3 .3 页式虚存管理
在静态页式管理的基础上，增加了请 求调页功能和页面置换功能来实现虚拟存 储器功能。
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虚拟存储器的概念
没有必要把一个作业一次性全部装入内存再开 始运行。而是可以把程序当前执行所涉及的信 息放入内存中，其余部分可根据需要临时调入， 由操作系统和硬件相配合来完成主存和辅存之 间信息的动态调度。
这样的计算机系统好像为用户提供了一个存储 容量比实际主存大得多的存储器，就称为虚拟 存储器。
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若在快表中找到其对应的块号，则与页内 地址拼接形成物理地址，然后按此物理地 址访问内存。
若在快表中没有找到该页页号，则再通过
查找内存中的页表形成物理地址，同时将 该页表项存入快表的查同一找时个快进存表行和的储查，单找一元页旦表在中是快； 此时，若快表已满，应表从中中找找到要一查个找不到要再查需要
的页表项换出。
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解决方法Leabharlann Baidu
解决这个问题的一种方法是把最近访问过的 页表放在一组快速存储器中（Cache），从而 加快访问内存的速度。把这种快速存储器组 成的页表称为快表，用于存放最近访问过的 的页表项。 快表又叫联想存储器；
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访问过程：书P153图
当CPU按给定的逻辑地址进行读/写时，根据 逻辑地址的页号，首先查找快表：
页表作用：实现从页号到物理块号的地址映 射。记录了页面与内存物理块之间的对应关 系。
页表大多驻留在内存中，其长度和首地址存 放在该程序对应进程的PCB中。
包含页号和块号两项内容。
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静态页式管理的内存分配与回收
为了实现页式存储管理方式，系统设置 了位示图和空闲块链及内存分配表，记 录主存空间的使用情况和每个作业的分 配情况。
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地址转换
分页中的地址映射其实与通常的地址映射的 概念是一样的，即把程序地址转换成内存地 址，这个转换过程是在程序执行过程中完成 的，是动态地址映射。
在现代计算机系统中，由系统提供的地址映 射硬件来完成地址映射工作。
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基本任务
实现从逻辑地址到物理地址的转换。实际上 是把逻辑地址中的页号，转换为内存中的物 理块号。 地址变化任务是借助于页表来完成的。
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地址转换过程：
当进程要访问某个逻辑地址中的数据时，由 系统自动将逻辑地址分为页号和页内地址两 部分；
将页号与页表寄存器中的页表长度进行比较， 如果页号大于等于页表长度，则表示本次所 访问的地址已超越作业的地址空间。这一错 误将被系统发现并产生“地址越界”中断。
若未出现越界错误，则将页表始址+页号×页 表项长度，便得到该表项在页表中的位置， 可以从中得到该页的物理块号；
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将块号装入物理地址寄存器中。与此同时， 再将逻辑地址寄存器中的页内地址，直接送 入物理地址寄存器的块内地址字段中。经过 硬件机制，把物理地址寄存器中的块号和块 内地址，转换成物理地址。这样，便完成了 从逻辑地址到物理地址的变换 。
页式地址转换过程如图3-18所示 。
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保护
四种保护方式：①禁止做任何操作，②只 能执行，③只能读，④能读/写，当要访问某 页时，先判断该页的存取控制和存储保护信 息是否允许。
添加了存取控制信息的页表表目如下图所 示：
页号 标志位 块号
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7、 页式存储管理方案小结
优点： 进程不要求在内存中连续存放，解决了碎片 问题 ；
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页表寄存器
越界中断 逻辑地址
页表始址 页表长度 ＞ 页号P 页内地址W
页号 块号
页号P 块号P’ 页表
物理地址
块号P’块内地址W
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复习 结束 11
4、快表和联想存储器
在前述的页地址变换过程中有一个严重的问 题，那就是每一次对内存的访问都要访问页 表，页表是放在内存中的； 这使CPU按逻辑地址访问内存数据时，必须访 问两次内存，第一次访问页表，得到页号对 应的块号，第二次根据块号与页内地址形成 的物理地址再存取数据。 增加了将近一倍的访问时间。
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1、基本原理
页式虚存管理中，进程开始运行之前，不是装 入全部页面，而是只装入立即使用的那部分页 面，其余的页面在外存中。
在进程运行过程中，当需要访问的页面不在内 存中时，则将它们从外存调入内存，动态的装 入这些页面。
如果此时内存已满，则需要根据某种算法，淘 汰某个页面，以便装入需要的页面。
河北科技师范学院大专课程
操作系统
第十九讲
主讲人：曾晓宁
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第4章 内存管理
4.1 内存管理功能 4.2 分区管理 4.3 页式管理 4.4 段式管理 4.5 段页式管理
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静态页式管理
思想： 要求程序全部装入内存后，才能开始运行。 在装入程序时，首先把程序划分成若干个大 小相等的页面，然后系统按块为单位，将程 序的每一页分散地装入到内存的物理块中； 一个程序有多少页，就给它分配多少物理块， 且这些物理块可以不连续。