操作系统原理存储管理请求分页系统学习教案.pptx

会计学§4.7请求分页存储管理方式(fāngshì)4.7.1请求分页的硬件(yìnɡjiàn)支持程序在执行时，首先检查页表，当状态位指示该页不在主存时，则引起一个缺页中断发生，其中断执行过程与一般中断相同：
保护现场（CPU环境）；
中断处理（中断处理程序装入页面）；
恢复现场，返回(fǎnhuí)断点继续执行。缺页中断与一般中断的不同点：
一般中断是一条指令完成后检查是否(shìfǒu)有中断
缺页中断是在指令执行期间产生和处理中断，
一条指令执行时可能产生多个缺页中断(如指令可能访问多个内存地址，这些地址在不同的页中)。
相应的中断处理程序把控制转向缺页中断子程序。执行此子程序，即把所缺页面装入主存。然后处理机重新执行缺页时打断的指令。这时，就将顺利形成物理地址。缺页中断的处理过程是由硬件和软件共同实现的。缺页中断(zhōngduàn)引发的连续中断(zhōngduàn)/4.7.2内存分配策略(cèlüè)和分配算法
1．最小物理块数的确定
这里所说的最小物理块数，是指能保证进程正常运行所需的最小物理块数。当系统为进程分配的物理块数少于此值时，进程将无法运行。进程应获得的最少物理块数与计算机的硬件结构有关，取决于指令的格式、功能和寻址方式。2．物理块的分配策略
1)固定分配局部置换(FixedAllocation，LocalReplacement)
为每个进程分配一定数目的物理块，在整个运行期间都不再改变。采用该策略时，如果进程在运行中发现缺页，则只能从该进程在内存的n个页面中选出一个页换出，然后再调入一页，以保证分配给该进程的内存空间不变。实现这种策略的困难在于：应为每个进程分配多少个物理块难以确定。若太少，会频繁地出现缺页中断，降低(jiàngdī)了系统的吞吐量；若太多，又必然使内存中驻留的进程数目减少，进而可能造成CPU空闲或其它资源空闲的情况，而且在实现进程对换时，会花费更多的时间。2)可变分配全局置换(VariableAllocation，GlobalReplacement)
这可能是最易于实现的一种物理(wùlǐ)块分配和置换策略，已用于若干个OS中。在采用这种策略时，先为系统中的每个进程分配一定数目的物理(wùlǐ)块，而OS自身也保持一个空闲物理(wùlǐ)块队列。当某进程发现缺页时，由系统从空闲物理(wùlǐ)块队列中取出一个物理(wùlǐ)块分配给该进程，并将欲调入的(缺)页装入其中。这样，凡产生缺页(中断)的进程，都将获得新的物理(wùlǐ)块。仅当空闲物理(wùlǐ)块队列中的物理(wùlǐ)块用完时，OS才能从内存中选择一页调出，该页可能是系统中任一进程的页，这样，自然又会使那个进程的物理(wùlǐ)块减少，进而使其缺页率增加。3)可变分配局部置换(VariableAllocation，LocalReplacement)
为每个进程分配一定(yīdìng)数目的物理块，但当某进程发现缺页时，只允许从该进程在内存的页面中选出一页换出，这样就不会影响其它进程的运行。如果进程在运行中频繁地发生缺页中断，则系统须再为该进程分配若干附加的物理块，直至该进程的缺页率减少到适当程度为止；反之，若一个进程在运行过程中的缺页率特别低，则此时可适当减少分配给该进程的物理块数，但不应引起其缺页率的明显增加。3．物理块分配算法
1)平均分配算法
这是将系统中所有可供分配的物理块平均分配给各个进程。例如，当系统中有100个物理块，有5个进程在运行时，每个进程可分得20个物理块。这种方式貌似公平，但实际上是不公平的，因为它未考虑到各进程本身(běnshēn)的大小。如有一个进程其大小为200页，只分配给它20个块，这样，它必然会有很高的缺页率；而另一个进程只有10页，却有10个物理块闲置未用。2)按比例(bǐlì)分配算法
这是根据进程的大小按比例(bǐlì)分配物理块的算法。如果系统中共有n个进程，每个进程的页面数为Si，则系统中各进程页面数的总和为：

又假定系统中可用的物理块总数为m，则每个进程所能分到的物理块数为bi，将有：3)考虑优先权的分配算法
在实际应用中，为了照顾到重要的、紧迫的作业能尽快地完成，应为它分配较多的内存空间。通常采取的方法是把内存中可供分配的所有物理块分成两部分：一部分按比例地分配给各进程；另一部分则根据各进程的优先权，适当地增加其相应份额(fèné)后，分配给各进程。在有的系统中，如重要的实时控制系统，则可能是完全按优先权来为各进程分配其物理块的。4.7.3调页策略
1．调入页面的时机
1)预调页策略
如果进程的许多页是存放在外存的一个连续区域中，则一次调入若干个相邻的页，会比一次调入一页更高效些。但如果调入的一批页面中的大多数都未被访问，则又是低效的。可采用一种以预测为基础的预调页策