O第4章存储管理

2020-03-01 144浏览

1.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程第 4 章存储管理 4.1 概述 4.2 基本存储空间管理 4.3 分页存储管理 4.4 分段存储管理 4.5 虚拟存储器 4.6 实例： Windows 存储管理 2019年5月14日本章主要内容
2.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程存储管理一直是操作系统中的重要组成部分，因为冯 · 诺依曼体系结构就是建立在存储程序概念上的，访问存储器的操作占 CPU 时间的 70% 左右。 2019年5月14日
3.操作系统原理 Principle of Operating System 第 4 章存储管理 4.1 概述 4.2 基本存储空间管理 4.3 分页存储管理 4.4 分段存储管理 4.5 虚拟存储器 2019年5月14日精品课程
4.操作系统原理 Principle of Operating System 4.1 概述 4.1.1 存储层次 4.1.2 地址转换 4.1.3 程序的装入 2019年5月14日精品课程
5.操作系统原理 Principle of Operating System 1 ．层次结构寄存器高速缓存主存储器磁盘缓存固定磁盘可移动存储介质 2019年5月14日精品课程
6.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 2 ．高速缓存高速缓存通常采用静态存储器（ SRAM ），速度小于 25ns ，常见的容量有 128KB 和 256KB 两种。它可以位于 CPU 和 MMU 之间（称为虚地址 Cache ），也可以位于 MMU 和内存之间（称为实地址 Cach e ）。  Cache 的管理  Cache 数据的一致性问题 2019年5月14日
7.操作系统原理 Principle of Operating System 4.1 概述 4.1.1 存储层次 4.1.2 地址转换 4.1.3 程序的装入 2019年5月14日精品课程
8.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 1 ．逻辑地址和物理地址通常用户程序是用高级语言编写的，并以二进制的形式保存在计算机的辅存中，称为源程序，源程序经过编译得到计算机能理解的目标程序，目标程序中的地址称为逻辑地址（相对地址）。计算机主存中每个存储单元都有一个编号与之对应，这些编号称为物理地址（绝对地址）。 2019年5月14日
9.操作系统原理 Principle of Operating System 将用户程序中的指令或数据的逻辑地址转换为存储空间中物理地址的工作称为地址转换或重定位。地址转换有两种方法：静态重定位、动态重定位 2019年5月14日精品课程 2 ．地址转换
10.操作系统原理 Principle of Operating System 静态地址重定位 300 N 0 1000 0 100 精品课程 LOAD 1,300 1100 LOAD 1,300 1300 12345 1300+N 12345 程序内存 2019年5月14日
11.操作系统原理精品课程 Principle of Operating System 动态地址重定位 1000 0 0 1000 100 1100 300 N LOAD 1,300 300 1300 12345 程序 1300+N CPU LOAD 1,300 12345 存储器内存 2019年5月14日
12.操作系统原理 Principle of Operating System 4.1 概述 4.1.1 存储层次 4.1.2 地址转换 4.1.3 程序的装入 2019年5月14日精品课程
13.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程程序在运行期间，被分为不同的生命期，每一步地址都有不同形式：  编译阶段  链接阶段  装入阶段  执行阶段 2019年5月14日
14.操作系统原理 2019年5月14日 Principle of Operating System 精品课程
15.操作系统原理 Principle of Operating System 第 4 章存储管理 4.1 概述 4.2 基本存储空间管理 4.3 分页存储管理 4.4 分段存储管理 4.5 虚拟存储器 2019年5月14日精品课程
16.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4.2 基本存储空间管理 4.2.1 单用户存储管理 4.2.2 固定分区存储管理 4.2.3 可变分区存储管理 4.2.4 交换 2019年5月14日
17.操作系统原理 Principle of Operating System 单用户存储管理内存分配基址寄存器 os 内核代码系统区用户进程用户区空闲区域 2019年5月14日精品课程
18.操作系统原理精品课程 Principle of Operating System 单用户存储管理的存储保护界限寄存器基址寄存器内存逻辑地址 CPU Y ＜ + N 寻址错误 2019年5月14日物理地址
19.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4.2 基本存储空间管理 4.2.1 单用户存储管理 4.2.2 固定分区存储管理 4.2.3 可变分区存储管理 4.2.4 交换 2019年5月14日
20.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程固定分区存储管理是满足多道程序环境的最简单的存储管理方案。 “ 固定 ”是指分区的大小和个数是在开机时由系统管理员指定，直到关机都不会再重新划分。每个分区只能存储一个进程，进程也只能在它所驻留的分区中运行。一个计算机系统中可以运行的进程数依赖于内存中的分区数量。 2019年5月14日
21.操作系统原理 0 40 os 内核代码 J1 精品课程 Principle of Operating System 分区号大小（ KB ）始址（K）占用标记 56 分区 1 （ 16 k） 1 16 40 J1 72 分区 2 （ 16 k） 2 16 56 0 3 32 72 J2 4 32 104 J3 J2 分区 3 （ 32 k） 104 J3 分区 4 （ 32 k） 136 存储空间分区图 2019年5月14日主存分配表
22.操作系统原理精品课程 Principle of Operating System 在多道程序环境下，可能出现申请分配存储空间的进程数大于内存的分区数，这就需要先将这些进程排队，当出现空闲分区时再从队列中取出，为其分配分区。操作系统操作系统分区 1 分区 1 分区 2 分区 2 分区 3 分区 3 分区 4 分区 4 带有多个输入队列 2019年5月14日单个输入队列
23.操作系统原理精品课程 Principle of Operating System 固定分区存储管理的地址映射和存储保护寻址错误基址寄存器分区 1 N 逻辑地址＜操作系统 Y + 分区 2 分区 3 界限寄存器 2019年5月14日
24.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4.2 基本存储空间管理 4.2.1 单用户存储管理 4.2.2 固定分区存储管理 4.2.3 可变分区存储管理 4.2.4 交换 2019年5月14日
25.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 1 、可变分区存储管理的基本原理系统初启后，在内存中除常驻操作系统，其余空间为一个完整的大空闲区。当有进程申请分配内存空间时，系统从该空闲区中划分出一块与进程大小相同的区域进行分配。 2019年5月14日
26.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程可变分区存储管理中可以采用两种数据结构来完成存储空间的分配和回收。 ⑴ 空闲分区表 ⑵ 空闲分区链 2019年5月14日
27.操作系统原理大小（ KB ）始址（K）占用标记 1 34 40 J3 2 61 123 0 分区号 3 45 182 0 J4 5 … … … 空闲分区（ N 个字节）向针后指 0 N+2 239 向针前指 N+2 40 空闲分区表 … … 4 2019年5月14日精品课程 Principle of Operating System 0 空闲分区链
28.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程例：假设一个计算机系统的内存为 2560KB ，采用可变分区存储管理，操作系统占用内存低地址的 400KB ，则用户区的内存为 2160KB 。输入队列如下：进程内存（ KB ）时间 J1 600 10 J2 400 5 J3 900 10 J4 300 18 J5 800 20 2019年5月14日
29.操作系统原理 Principle of Operating System 2 ．分区的分配策略常用的分配策略有五种： ⑴ 最先适应算法（ First Fit ， FF ） ⑵ 下次适应算法（ Next Fit ， NF ） ⑶ 最佳适应算法（ Best Fit ， BF ） ⑷ 最坏适应算法（ Worst Fit ， WF ） ⑸ 快速适应法 (Quick Fit ， QF) 2019年5月14日精品课程
30.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程例：在可变分区储存管理下，按地址排列的内存空闲区为： 10KB 、 4KB 、 20KB 、 18KB 、 7KB 、 9KB 、 12KB 和 15KB 。对对于下列的对对对对对对对存区对 12KB 对对求：对、 10KB 、 15KB 、 18KB ，分别使用最先适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法和下次适应算法时如何进行分配？ 2019年5月14日
31.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 3 ．可变分区的回收外部碎片有两种含义：一是指很小且很难分出的内存空间；另一种是当内存中的所有空闲分区的长度之和足够装入一个进程，但各个单个空闲分区的长度却不够装入一个进程，这些空闲分区就称为外部碎片。 2019年5月14日
32.操作系统原理 300KB 操作系统 300KB J1 700KB 900KB 1100KB 1600KB J3 1600KB 2300KB J3 1900KB 900KB 1300KB 300KB 1600KB 400KB 2300KB 200KB 400KB 1900KB J3 J2 2300KB （a） 2019年5月14日 J1 200KB 300KB 400KB 操作系统 700KB J2 1400KB 300KB 300KB J1 200KB 1300KB 1900KB 操作系统 700KB J2 精品课程 Principle of Operating System （b）兰州理工大学计算机与通信学院
33.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4 ．地址转换与存储保护地址转换机构中的两个寄存器：界限寄存器和基址寄存器，分别存放作业占用的连续存储空间的长度，和分配给作业的分区的最小绝对地址值。 2019年5月14日
34.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4.2 基本存储空间管理 4.2.1 单用户存储管理 4.2.2 固定分区存储管理 4.2.3 可变分区存储管理 4.2.4 交换 2019年5月14日
35.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程利用交换（ Swapping ）技术可以有效缓解内存紧张的问题。交换又称对换，指在内存空间不够时，先把内存中暂时不用的程序和数据换出到辅存，将已具备运行条件的进程调入到内存。一般交换是以进程为单位的，称为 “进程交换 ”，因此进程的大小必须小于内存的大小，大于内存的进程还是无法运行。 2019年5月14日
36.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 1 ．进程的换出当系统发现内存不够时，将调用对换程序逐个检查内存中驻留的进程，从处于阻塞或睡眠状态的进程中，按一定规则选出一个进程换出。系统首先申请辅存存储空间，申请成功后便将程序和数据写入辅存，并调用释放内存的程序，释放该进程所占有的内存空间，修改相应的内存分配表等数据结构。 2019年5月14日
37.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 2 ．进程的换入首先要检查所有状态为“就绪且换出”的进程，为了避免一些优先级低的进程会被频繁执行对换操作，要优先考虑换出时间长的进程作为换入对象。然后根据进程的大小在内存中申请空间，如果没有合适大小的内存空间，则要将一些进程先换出。 2019年5月14日
38.操作系统原理 Principle of Operating System 第 4 章存储管理 4.1 概述 4.2 基本存储空间管理 4.3 分页存储管理 4.4 分段存储管理 4.5 虚拟存储器 2019年5月14日精品课程
39.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4.3 分页存储管理 4.3.1 分页存储管理的基本原理 4.3.2 硬件结构 4.3.3 页表结构 2019年5月14日
40.操作系统原理 Principle of Operating System 1 ．页框的划分内存空间被划分为等长的区域，每个区域称为一个页框。页框的大小是由硬件决定的，通常情况下每个页框的大小是 2i ，起始地址由 0 开始，则页框内的地址范围是 0 ～ 2i － 1 ，这称为页框内地址。假设内存空间地址是 2n ，则可划分为 2n-i 个页框，每个页框也从 0 开始进行编号，称为页框号。计算可知，内存中第 k 个页框的地址范围是： k×2i ～（ k ＋ 1 ） ×2i － 1 。 2019年5月14日精品课程
41.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程对于一个内存单元，其物理地址可由以下公式计算得到：物理地址＝第 k 页框起始地址＋页框内地址＝页框号 ×2k ＋页框内地址通过该公式可以看出，页框号是物理地址的高 n-i 位，而页框内地址是低 i 位，则物理地址可表示为：页框号 n-i 位 2019年5月14日页框内地址 i位
42.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 2 ．页的划分用户进程的逻辑空间也被划分为若干等长的区域，每个区域称为页。页的长度与页框长度相同，即共有 2i 个存储单元。与页框类似，也从 0 开始依次编号，称为页号。每个页内单元从 0 开始依次编址，到 2i － 1 结束，称为页内地址。 2019年5月14日
43.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程页号 = 逻辑地址 / 页长页内地址 = 逻辑地址 % 页长即：将逻辑地址中的高 n-i 位表示页号，低 i 位表示页内地址，则可得到逻辑地址。页号 n-i 位 2019年5月14日页内地址 i位
44.操作系统原理 Principle of Operating System 3 ．页与页框的对应关系  页框中的碎片问题  页框的大小  页表描述页号、页框号的对应关系。 2019年5月14日精品课程
45.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4.3 分页存储管理 4.3.1 分页存储管理的基本原理 4.3.2 硬件结构 4.3.3 页表结构 2019年5月14日
46.操作系统原理页表控制寄存器对对地越界中断页表起始地址页表长度页号⑵ （ 144 ）址 (4240) 页内地址 > + 页号 0 1 2 3 200KB 4 5 3 7 页表 2019年5月14日精品课程 Principle of Operating System 202KB 204KB 3 144 物理地址 206KB 208KB 210KB 操作系统 0 1 2 3 4 5 …
47.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 2 ．存储分配过程要建立一个进程，操作系统将根据内存页框的大小将进程的逻辑存储空间划分成相应大小的页。  首先检查内存中的页框数是否满足该进程的要求；  根据总页表，从第 0 行开始给进程分配页框，找到总页表中内容为 “ 0” 的行，将该行改为 “ 1” ，并将行数顺序写入页表 ;  如果没有足够的空闲页框，则该进程放入等待队列排队。 2019年5月14日对州理工大学计算机与通信学院
48.操作系统原理精品课程 Principle of Operating System 3 ．含有快表的地址转换页表寄存器页表始址逻辑地址L 页表长度＞页号越界中断页 ÄÚµØÖ· ＋页号块号 b 页表页号块号输入寄存器 b 快表 b 物理地址 2019年5月14日 d
49.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程如果要查找的页号已经登记在快表中，则称为命中（ Hit ），否则称为失误（ Miss ）。命中率（ Hit Ratio ）指的是通过快表实现内存访问的比率，定义为：命中率＝ ( 命中次数 /( 命中次数＋失误次数 ))×100 ％例：假设访问快表需要 20ns ，直接访问内存的时间为 100ns ，假设快表的命中率是 90 ％，则有效访问时间是： 120×90% ＋ 220×10% ＝ 130ns 2019年5月14日
50.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4 ．页的共享与保护实现数据共享时，可允许不同的进程对共享数据页使用不同的页号，只要让各自页表中的相关项指向共享的页框就可以了。程序共享实现时要复杂些，由于分页存储管理要求逻辑地址空间是连续的，所以程序运行前它们的页号就是确定的。页的保护：保护权限位、保护键 2019年5月14日
51.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4.3 分页存储管理 4.3.1 分页存储管理的基本原理 4.3.2 硬件结构 4.3.3 页表结构 2019年5月14日
52.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 1 ．两级页表类似于对存储空间进行分页，也对页表所需的内存空间，采用离散分配方式。将页表再分成大小与页框相同的页，并从 0 开始进行编号，这页框块称为页表页。页表页可以离散地分配到内存的不同页框中，同时为它建立一张页表，称为外层页表或页目录。每个外层页表中的表项记录了页表页的页号。外层页号 p1 10 2019年5月14日外层页内地址 P2 10 页内地址 d 12
53.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程逻辑地址 p1 P2 p1 os ＋＋页框地址＋页表始址 … … 页表外层页表地址内存二级页表结构的地址转换 2019年5月14日 … 外层页表程序代码
54.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 2 ．多级页表现代的计算机系统已经可以支持 64 位的虚拟地址，也就是说它的逻辑地址空间容量是 264 。如果还是采用二级页表结构，将页的大小设为 4KB ，逻辑地址中页内地址是 12 位，页表的大小是 210 ，则最外层页表的索引将有 42 位。这 242 个页表项所组成的外层页表将会占用太大的连续存储空间，所以，二级页表结构显然不适合这些处理器。那么很自然的想法就是将外层页表继续分页，形成多级页表。 2019年5月14日
55.操作系统原理 Principle of Operating System 第 4 章存储管理 4.1 概述 4.2 基本存储空间管理 4.3 分页存储管理 4.4 分段存储管理 4.5 虚拟存储器 2019年5月14日精品课程
56.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4.4 分段存储管理 4.4.1 程序分段 4.4.2 分段存储管理的基本原理 4.4.3 段的共享与保护 4.4.4 段页式存储管理 2019年5月14日
57.操作系统原理 Principle of Operating System 主程序段 … … F：子程序 Y … … call [Z]子程序 Z E： … 内存中程序的分段 2019年5月14日数据段 B D： … call [Y]内存 … load 1 [B]精品课程
58.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4.4 分段存储管理 4.4.1 程序分段 4.4.2 分段存储管理的基本原理 4.4.3 段的共享与保护 4.4.4 段页式存储管理 2019年5月14日
59.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 1 ．逻辑段与物理段分段存储管理中，地址的分割由用户进行的，用户根据程序需要来划分各个段。进程空间按逻辑被划分为一些长度不同的区域，每个区域称为一个逻辑段。一个逻辑段对应一个进程单元，例如一个子程序、一个模块或一个数据段等 . 一个进程是有若干逻辑段组成的，将这些段依次编号，称作段号。 2019年5月14日
60.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 2 ．数据结构需要为每个在内存中的进程建立一张表，记录该进程的逻辑段在内存中的分布情况，称为段表。因为各个段的长度不是固定的，因此在段表中需要描述每个段的长度信息、该段的段号和起始地址。在分段存储管理下，内存空间将分为两种类型：已用块和空闲块。这种情况与可变分区存储管理相似，因此也要使用一个空闲块表来记录内存中哪些块是空闲的，哪些块是使用了的，称为空闲块表。 2019年5月14日
61.操作系统原理 Principle of Operating System 1000 逻辑段 0 始址主函数长度1500 400 200 2100 600 段表 1000 对对段 1 数据段 1200 1500 对程 2019年5月14日逻辑段 1 逻辑段 0 1900 2100 逻辑段 2 子程序精品课程逻辑段 2 2700 对空内存系进程空间、内存及段表的关
62.操作系统原理控制寄存器起始地址精品课程 Principle of Operating System 逻辑地址越界中断 > 长度段号⑵ 偏移量 (200) + 操作系对段号起始地址长度 0 1 2 3 2000 5500 4010 1500 800 1000 750 300 + 4010 200 物理地址段表分段存储管理系统的地址转换机构 2019年5月14日 4010 4210 … 内存
63.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4.4 分段存储管理 4.4.1 程序分段 4.4.2 分段存储管理的基本原理 4.4.3 段的共享与保护 4.4.4 段页式存储管理 2019年5月14日
64.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 1 ．段的共享在分段存储管理中，每一个段都是一个逻辑上独立的单元，因此更容易实现段的共享。两个进程要共享内存中的某一段程序时，只要在各自段表中的相应位置，填入该共享段的起始地址和长度即可。 2 ．段的保护通常是在段表中增加一个权限位。这个权限位将指明该段是只读（例如共享数据段）、只执行（例如共享程序段）或可读 / 写。每次读取段表信息前，先比较所要执行的操作是否符合权限位要求。 2019年5月14日
65.操作系统原理 Principle of Operating System 始址长子程序 p 度1000 分段 0 分段 1 子程序 p 数据 1 2700 300 100 进程 a 段表进程 a 分段 0 分段 1 子程序 p 数据 2 进程 b 2019年5月14日精品课程始址度1000 长 3000 300 150 进程 b 段表数据 1 数据 2 兰州理工大学计算机与通信学院
66.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4.4 分段存储管理 4.4.1 程序分段 4.4.2 分段存储管理的基本原理 4.4.3 段的共享与保护 4.4.4 段页式存储管理 2019年5月14日
67.操作系统原理  10# 第0段基本原理第0页第1页第2页 17# 28# 第1段第0页第1页第2段第0页第1页进程空间 2019年5月14日精品课程 Principle of Operating System 34# 35# 60# 61# 内存空间
68.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程  数据结构段表始址段表大小页号页框号段号页表长度始址 0 1 页号页框号 2 3 … 2019年5月14日内存空间
69.操作系统原理精品课程 Principle of Operating System  地址转换控制寄存器越界中断长度 l 起始地址 b 对对地址段号 s 段内页号 p 页内地址 d > ＋段号页表始址长度 0 … s … k 页号页框号 0 … p f ＋ … h 段号页号页框号 … s 段表物理地址 2019年5月14日 f p 页表 d 快表 f
70.操作系统原理 Principle of Operating System 第 4 章存储管理 4.1 概述 4.2 基本存储空间管理 4.3 分页存储管理 4.4 分段存储管理 4.5 虚拟存储器 2019年5月14日精品课程
71.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4.5 虚拟存储器 4.5.1 虚拟存储器的基本原理 4.5.2 请求分页虚拟存储管理 4.5.3 请求分段虚拟存储管理 2019年5月14日
72.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 1. 虚拟存储的理论基础虚拟存储的理论基础是程序的局部性原理， Denning 于 1968 年提出的程序局部性原理指出“一个程序 90 ％的时间运行在 10 ％的代码上”。他经过研究发现程序和数据的访问都有聚集成群的倾向，相应地，它访问的存储空间也局限在某个区域。局部性通常表现为时间局部性和空间局部性。 2019年5月14日
73.操作系统原理 Principle of Operating System 2 ．虚拟存储的基本思想虚拟存储的基本思想是基于程序的局部性原理，仅把目前需要的部分程序加载到内存，其余暂时不用的程序及数据还保留在辅存中。在进程运行过程中，如果所要执行的程序不在内存，系统要将要执行的程序段自动调入内存。此时如果内存已满，则要通过置换操作将暂时不用的程序段先调出到辅存，然后将所需的程序段调入内存，继续执行该进程。 2019年5月14日精品课程
74.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程虚拟存储器的引入，实际上是利用了存储管理中逻辑地址空间和物理地址空间的关系，将计算机的内存和辅存结合起来，使得用户感觉具有大容量的内存，虚拟内存在将逻辑地址转换成物理地址时，必须通过一个内存管理单元 MMU （ Memory Management Unit ）来完成。 2019年5月14日
75.操作系统原理 Principle of Operating System 对对地 CPU 址内存管理对对元物理地址 MMU 内存辅存虚对对地址空对对对虚拟地址空间地址总线 2019年5月14日精品课程
76.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4.5 虚拟存储器 4.5.1 虚拟存储器的基本原理 4.5.2 请求分页虚拟存储管理 4.5.3 请求分段虚拟存储管理 2019年5月14日
77.操作系统原理 Principle of Operating System 1 ．基本原理分页式虚拟存储系统将作业信息的副本存放在磁盘中，不把作业的程序和数据全部装入主存，仅装入立即使用的页面，在执行过程中访问到不在主存的页面时，产生缺页中断，再把它们动态地装入。问题：怎样才能发现页面不在内存中呢 ? 怎样处理这种情况呢 ? 调页策略：请求式调页、预调式调页 2019年5月14日精品课程
78.操作系统原理页号 2019年5月14日 Principle of Operating System 页框号驻留标志辅存地址精品课程其他标志
79.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 2 ．地址转换在这个地址转换机构中，最重要的是 MMU ，它完成地址转换、缺页处理和页面置换的核心操作。其中页面置换主要由软件实施它的淘汰策略，而地址转换和缺页处理则要配合硬件操作。这里要用到两个寄存器：页表基址寄存器、联想寄存器 2019年5月14日
80.操作系统原理逻辑地址 CPU ① MMU 快表页号页内地址 ⑥ ② 物理地址 PCB 页表基址 ④ 页框页内地址 ③ ④ 辅存 ⑤ ⑧ ⑨ 精品课程 Principle of Operating System 页表 ③ ⑦ 缺页中断内存 2019年5月14日
81.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 3 页的分配和置换策略分配策略：固定分配、可变分配  固定分配算法：平均分配、按进程长度分配、按进程优先级分配置换策略：全局置换、局部置换 ⑴ 固定分配局部置换 ⑵ 可变分配全局置换 ⑶ 可变分配局部置换 2019年5月14日
82.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4 ．页面置换算法 ⑴ 最佳置换算法（ Optimal Algorithm ） ⑵ 先进先出置换算法（ FIFO Algorithm ） (Belady 反常情况) ⑶ 最近最久未使用置换算法（ LRU Algorithm ） ( 访问时间计时器、计数器、引用标志位、移位寄存器 ) ⑸ 时钟置换算法（ Clock Algorithm ） ( 访问位 A 和修改位 M) 2019年5月14日
83.操作系统原理 Principle of Operating System 例：假设进程可用的页框数目为 3 个，进程的逻辑内存分成 5 页，编号分别从 0 到 4 ，其分页的页面引用字符串为： 0 、 1 、 2 、 3 、 0 、 1 、 4 、 0 、 1 、 2 、 3 、 4 。试计算分别采用 OPT 、 FIFO 、 LRU 页面淘汰算法时会产生几次缺页中断？ 2019年5月14日精品课程
84.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 4.5 虚拟存储器 4.5.1 虚拟存储器的基本原理 4.5.2 请求分页虚拟存储管理 4.5.3 请求分段虚拟存储管理 2019年5月14日
85.操作系统原理精品课程 Principle of Operating System 1. 地址转换请求分段存储管理的段表结构段名段长 2019年5月14日起始地址存取权限扩充位修改位存在位对存地址
86.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程缺段中断阻塞请求进程 N 有大小合适的存储空间 N Y 总容量 > 段大小从辅存读入该段修改段表即内存分配表 Y 合并空闲空间唤醒请求进程请求分段虚拟存储的中断处理过程 2019年5月14日淘汰段以形成空闲分区
87.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 2. 段的共享利用分段结构系统可以很容易的实现共享。这时系统需要建立一张共享段表，用来统一管理共享段的使用情况。在段表结构中除了记录共享段的段长、起始地址、存在位等信息外，还要记录共享该段的各个进程的情况。段名地址段长起始地址状态辅存共享进程计数进程名制 2019年5月14日状态段号存取控
88.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 3. 段的保护在访问某段时，系统先将指令的逻辑地址中的段号与段表长度进行比较，如果段号大于或等于段表长度，将会发出地址越界的中断信号，以保证每个进程只能在自己的地址空间内运行。在共享段表中还有一项是 “存取控制 ”，用于限制各段的访问方式。通常对分段有三种访问方式：只读、只执行和可读 / 写。 2019年5月14日
89.操作系统原理 Principle of Operating System 谢谢 ! 2019年5月14日精品课程