《操作系统》课件五页式存储管理

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页式存储管理.ppt

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4.5 段式存储管理
一个用户程序往往由几个程序段(主程序、子 程序和函数)所组成,当一个程序装入内存时,按 段进行分配,每个段的大小是不相等的。
程序地址的组成:S:W
例: S1:XXXX S2:XXXX S3;XXXX
1、分段与分页的区别: • 段是信息逻辑单位,页是物理单位(长度)。 • 段长不固定,页等长;页号连续,段号间无顺序关系。 • 段式作业地址空间是二维的,页式地址空间是一维的。
被修改时,其修改位M置1。
页号 0 1 2 3 4 5
内存块号 …… …… …… …… …… ……
访问位 0 1 1 0 0 1
修改位 1 0 1 0 1 0
在最近的一个时钟 周期(如20ms)内, 访问过页1、2、5。 自装入内存后,修 改过页0、2、4。
有四类页面: ① R=0,M=0 (最佳淘汰页) ② R=0,M=1 ③ R=1,M=0 ④ R=1,M=1(最不该淘汰)
2、段式管理的内存分配与释放: 每段要求一个连续的内存区,所以其分配和回收算法类 似于分区管理,如 FF,BF,WF,相邻区合并。
造成这样问题的主要原因是用户程序装入内 存时是连续装入的,为解决这个问题,提出了分 页存储管理技术。
二、分页的概念
程序地址空间分成大小相等的页面,同时把内存也分成与 页面大小相等的块,当一个用户程序装入内存时,以页面为单 位进行分配。页面的大小是为2n ,通常为1KB,2KB,nKB等。
页式存储管理要解决如下问题: 1、地址映射; 2、调入策略; 3、淘汰策略; 4、放置策略。
页将要运行,在其运行之前先行调入内存,这样在 程序运行的过程中就不会出现缺页中断。这样方法 从表面上看起来很好,但系统无法预计系统中作业 的运行情况,难以实现。 2、请调

连续存储分配页式存储管理.ppt

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第十一讲 连续存储分配、页式存储管 理
目的与要求:了解连续存储分配,掌握页式 存储管理。 重点与难点:连续可变存储管理;页式存储 管理。 作业:5,6,7,11
第五章 存储管理
研究作业或进程在主存的存放问题(以放的 方法为线索):
• 放(placement) 连续、非连续 • 取(fetch) • 替换(replacement)
5. 否则将k分成k1、k2,其中k1分给用户 size(k1)=size(v), F = F + {k2}
回收: 当作业结束时,收回作业所占空间,
将此块链入空闲队列。
若空闲队列中原来有与此块的相邻块, 则把这些块合并成一个大连续块。
二、可用空间管理
除用队列表示可用空闲块外,也可以用 数组登记可用空闲块,数组项=用户空间 总量/基本分配单位。
等效访问时间:设访存时间为750ns,搜索 联想存储器的时间为50ns,命中率为80%, 则(这里假设先查联想存储器再查页表): 80% *(50+750)+ 20% *(50+ 750+750)= 950ns
在进程被调度占用cpu时,将进程页表始址 装入页表始地址寄存器,同时作废掉联想存 储器中的原内容,用新的页表项替换。
CPU 地址A < True
+
F
主存
程序性异常
二、作业存储调度
OS
多 ... 3k 4k 1k 2k
4k
队 列
...
5k 6k
6k
法 ... 7k 10k 11k 8k
12k
OS

4k
队 列 ... 7k 3k 4k 5k
6k

12k
三、存储碎片

第4章存储管理ppt课件计算机操作系统第三版

第4章存储管理ppt课件计算机操作系统第三版

第4章 存储管理
4.2.1 单一连续分区存储管理 单一连续分区存储管理把整个内存空间的最低端
和最高端作为操作系统区,中间作为用户程序区。在 DOS操作系统中就采用了这种方法,如图4.7所示。
第4章 存储管理
0xFFF… 操作系统
0xFFF… ROM中 的 设 备
驱动程序
分配给用户 作业的空间
用户程序
动态地址再定位的优点是:程序在执行期间可以换 入和换出内存,这样可以缓解内存紧张的矛盾;可以把 内存中的碎片集中起来,以充分利用空间;不必给程序 分配连续的内存空间,可以较好地利用较小的内存块; 若干用户可以共享同一程序。
动态地址再定位的缺点:需要附加的硬件支持, 而且实现存储管理的软件算法比较复杂。
未用 0
用户程序
位 于 RAM中 的 操作系统 0
图4.7 单一连续分区存储管理的分配方式
第4章 存储管理
这种存储分配思想将内存分为两个区域: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。
单一连续分区的优点是:简单,适用于单用户、 单任务的操作系统(比如CP/M和DOS操作系统),不需 要复杂的硬件支持。
静态重定位示意图
0
0
100 LOAD 1,500
5 000
500 12 345
5 100LOAD 1,5 500
700 程 序 A的 地 址 空 间
5 500
12 345
5 700
程 序 A的 存 储 空 间
第4章 存储管理
静态地址再定位的优点是:无需硬件地址变化机 构支持,容易实现;无需硬件支持,它只要求程序本 身是可再定位的;它只对那些要修改的地址部分做出 某种标识,再由专门设计的程序来完成。在早期的操 作系统中大多数都采用这种方法。

操作系统第六章存储(参考课件)

操作系统第六章存储(参考课件)

保存现场
软 件
该页面修改过
T 写回外存
完 成
读入所需页面
更新页表和快表
恢复现场
5
对页表的改进:
逻辑页号 … p ...
页框号 外存块号 内外标识 访问权限 修改标志
...
...

...
...
f
b’
(0,1)
{r,w,e} (0,1)
...
...

...
...
对快表的改进:
逻辑页号 页框号 访问权限 修改标志
(1)程序结构; (2)程序在不同时刻的行为特性。
7
6.5.1.3 外存块的分配策略 1. 静态分配 外存保持进程的全部页面: 优点:速度快--淘汰时不必写回(未修改情况) 缺点:外存浪费 2. 动态分配 外存仅保持进程不在内存的页面: 优点:节省外存 缺点:速度慢--淘汰时必须写回
8
6.5.1.4 页面调入时机 1. 请调(demand paging) upon page fault, 发生缺页中断时调入。 2. 预调(prepaging) before page fault, 将要访问时调入(根据程序顺序行为, 不一定准) 预调必须辅以请调。
6.4 外存资源管理
Swap File 输入 输出
空间 空间 井

外存空间划分
静态等长,2i, 称为一块(block),块是外存 分配的基本单位,也是IO传输的基本单位。
外存空间分配
空闲块链(慢) 空闲块表(UNIX) 字位映像图
1
进程与外存对应关系
界地址
每进程占一组外存连续块; 每进程占二组外存连续块(双对界)。
211 1 15

操作系统第章存储管理课件

操作系统第章存储管理课件

可变分区存储管理
定义:将内存划分为大小可变的分区,根据进程大小分配所需分区。 优点:可充分利用内存空间,避免内存浪费。 缺点:需要复杂的内存分区管理算法,增加了系统开销。 适用场景:适用于多道程序环境,支持多个大小不等的进程。
段式存储管理
定义:将程序划分为多个逻辑段,每个段都有独立的地址空间 优点:方便编程、易于模块化、提高内存利用率 缺点:会产生碎片,降低内存利用率 适用场景:适用于多道程序环境下,支持高级语言的编译和存储空间的动态分配
,a click to unlimited possibilities
汇报人:
目录
操作系统的定义和功能
定义:操作系统是计算机系 统的核心软件,负责管理计 算机硬件和应用程序的资源。
功能:提供人机交互界面、 管理计算机硬件、管理软件 资源、保障系统安全等。
Байду номын сангаас
操作系统的分类
批处理操作系统 分时操作系统 实时操作系统 网络操作系统
虚拟存储器的概念和原理
概念:虚拟存储器是一种将内存和外存统一管理,为用户提供大容量、 连续的存储空间的技术。
工作原理:通过将内存和外存统一管理,实现按需加载和卸载,使用户 无需关心物理存储细节,实现高效、方便的存储管理。
优势:提供大容量、连续的存储空间,提高存储利用率,降低管理成本。
实现方式:通过内存管理、文件系统、数据库等技术实现。
存储器的分类和特点
添加标题
分类:根据存储器的读写特性,可以分为只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和高速缓 存存储器(Cache)。
添加标题
特点:只读存储器只能读取数据,不能写入数据;随机存取存储器可以随机访问任意地址的数据,读 写速度较快;高速缓存存储器则具有高速、容量小等特点,用于暂存CPU访问的数据和指令。

操作系统——存储管理完PPT课件

操作系统——存储管理完PPT课件

计算机软件技术基础
第6页/共72页
4.1 概述
四、存储管理的功能

内存的分配与回收;

地址重定位;

内存信息的共享与保护;

内存的扩充(满足用户对内存超容量要求);
计算机软件技术基础
第7页/共72页
1。可由CPU调用执行的程序所对应的地址空间为 A. 名称空间 C. 相对地址空间
。 B. 虚拟地址空间
计算机软件技术基础
第12页/共72页
二、可变式分区
(1)表格法
计算机软件技术基础
内存分区的管理表格
第13页/共72页
在每块开始与结束的几个字节中存放有关本块状态的信息,称为控制信息区, 如 图a所示。
二、可变式分区
(2)单链表法
计算机软件技术基础
单链表形式分区管理
第14页/共72页
L link
4.2 分区式分配方式
二、可变式分区(动态分区)
1. 思想:又称动态存储管理,只有当作业调入内存时,才按作业大小建立分区, 当作业执行完后又释放此空间。
占用块 空闲块
图 1 P1
P3
P4
P6
P8
某一时刻内存区状态
计算机软件技术基础
第11页/共72页
二、可变式分区
2. 分区的管理与组织方式 采用可变分区方式管理内存储器时,内存中有两类性质的分区: •一类是已经分配给用户使用的“已分配区”, •另一类是可以分配给用户使用的“空闲区”。 对分区的管理,常用的方式有三种:表格法、单链表法和双链表法。
4.1 概述
二、用户程序的处理过程
绝对装入方式:按模块中的地址, 将程序和数据装入到内存对应位置。

《操作系统》课件第5章存储管理2

《操作系统》课件第5章存储管理2
5
② 一条指令在执行期间,可能产生多次缺页 中断。 例如,在执行一条指令copy A to B时, 可能要产生6次缺页中断(其中,指令本身 跨越了两个页面。A和B又分别各是一个数 据块,也各自跨越了两个页面)。系统中 的硬件机构应能保存多次中断时的状态, 并保证最后能返回到中断前产生缺页中断 的指令处,继续执行。
5.8.2 页面置换算法
3. 最近最久未使用(LRU)置换算法
是根据页面调入内存后的使用情况来进行置换的。选择 最近一段时间内最久没有使用的页面淘汰掉,这也正体 现出程序运行中所表现出的时间局部性特征。
对于上面的例子,采用LRU置换算法产生了9次页面置换 。 7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7, 0,1 P176纠正第3行
5.8.3 请求分页系统内存块的分配
(1)固定分配局部置换 这是指基于进程的类型(交互型或批处理型
等),或根据程序员、程序管理员的建议,为每 个进程分配一定数目的物理块,在进程整个运行 期间不能再改变。
采用该策略,如果进程在运行中发生缺页,则 只能从该进程的内存块中挑选一页换出,然后再 调入一个新页。
6
5.8.1 请求分页存储管理的硬件
4. 地址映射机构 请求分页系统中的地址映射机构,是在分页系
统地址映射机构的基础上,为实现虚拟存储器而 增加了某些功能而形成的,例如,产生和处理缺 页中断,以及从内存中换出一页的功能等等。
程序请求访问一页面 缺页中断处理
开始
保留CPU现场
从外存中找到缺页
否 内存满否?
3
外存地址 指出该页在外存上的地址
保护权限 表示允许对该页执行什么样的操作。当该项只有
一位时,该位为0,表示该页可读/写,该位为1,表 示只能读,不能写。如果该项有三位,则每一位分 别表示该页是否允许读、写、执行。

课件操作系统存储管理

课件操作系统存储管理

第四章 存 储 器 管 理
2 地址映射(地址重定位,地址变换) (1) 逻辑地址(相对地址,虚地址) (2) 物理地址(绝对地址,实地址) (3) 地址映射
第四章 存 储 器 管 理
源程序
0
逻辑地址空间
物理地址空间
BA=1000 Load A data1 100 Load A 200 Load A 200
第四章 存 储 器 管 理
4.1.2 程序的链接
1. 静态链接方式 静态链接方式(Static Linking)
0 L-1 0 M-1 0 N-1 模块 A CALL B; Return; 模块 B CALL C; Return; 模块 C Return; L+M+N-1 Return; 0 模块 A L-1 L JSR“L” Return; 模块 B JSR“L+M” Return; 模块 C
第四章 存 储 器 管 理
逻辑地址空间
0
基址 1000 偏移
物理地址空间
. . .
LOAD A 200 200
. . .
LOAD A 200
1200
100
+
1300
200
. . .
3456
. . .
3456
. . .
300
. . . . . .
1400
1500
第四章 存 储 器 管 理
原因: 当程序装入内存时, 操作系 统要为该程序分配一个合适的内存 空间,由于程序的逻辑地址与分配 到内存物理地址不一致, 而CPU执行 指令时,是按物理地址进行的,所 以要进行地址转换
第四章 存 储 器 管 理
第四章 存储器管理
第四章 存 储 器 管 理

《操作系统》课件页式存储管理

《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。

操作系统 5内存PPT课件

操作系统 5内存PPT课件
1. 动态分区分配中的数据结构 2. 动态分区分配算法 3. 分区分配操作
23
动态分区分配
1. 动态分区分配 中的数据结构
空闲分区表或 空闲分区链
24
动态分区分配
2. 动态分区分配算法
传统的顺序式搜索算法 索引式搜索算法
25
动态分区分配
3. 分区分配操作
分配内存:根据分配算法,从空闲分区表中找 到合适的分区。若分区大小比请求空间大(超 过分区最小极限值),则对分区进行分割。
适用于多道程序环境 地址转换在程序装入
时一次完成,不再改 变
10
动态重定位装入方式
静态装入不适用于进程切换,每次换入的 内存位置可能不同
程序装入时保留相对地址,程序执行时进 行地址转换
需要重定位寄存器加速地址转换
11
程序的静态链接方式
在程序运行之前,先将各目标模块及它们 所需的库函数,链接成一个完整的装配模 块,以后不再拆开。
7
对用户程序的处理步骤
8
绝对装入方式
程序中的逻辑地址和实际内存地址一致 适用于仅能运行单道程序的小系统 程序中的绝对地址可由程序员直接给出
要求熟悉内存使用 数据结构或程序修改后可能要改程序中的很多
处地址
绝对地址也可由程序编译器转换得出
9
静态重定位装入方式
程序中的逻辑地址从0 地址开始
5、内存
1
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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2
内存
存储器的层次结构 程序的装入和链接 连续分配存储管理方式 对换 分页存储管理方式 分段存储管理方式 虚拟存储器概述 请求分页存储管理方式 页面置换算法 “抖动”与工作集 请求分段存储管理方式

操作系统——存储管理(完)..PPT共74页

操作系统——存储管理(完)..PPT共74页

51、 天 下 之 事 常成 于困约 ,而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸,生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业,需 要决心 ,能力 ,组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
13、遵守纪律的风气的培养,只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致,是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
谢谢!
操作系统——存储管理(完)..
11、战争满足了,或曾经满足过人的 好斗的 本能, 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ,破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果, 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
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