操作系统虚拟存储器

1、华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系物理块号 状态位P 访问字段A 修改位M

2、 外存地址华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系swap A,BABPagexx+1yy+1zz+1华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系开始（程序请求访问一页开始（程序请求访问一页)越界中断越界中断CPU检索快表检索快表页表项是否在快表中？页表项是否在快表中？访问页表访问页表页是否在内存中？页是否在内存中？修改快表修改快表修改访问位和修改位修改访问位和修改位形成物理地址形成物理地址 地址变换结束地址变换结束保留保留CPU现场现场 从外存中找到缺页从外存中找到缺页 页号页号页表长度？页表长度？ 内存满否？内存满否？ 选择一页选择一页 该页是否被修改？

3、该页是否被修改？ 将该页写回外存将该页写回外存 将一页从外存换入内存将一页从外存换入内存 修改页表修改页表 Os命令命令CPU从外存读缺页从外存读缺页 启动启动I/O硬件硬件 是是否否是是否否是是否否否否是是是是否否缺页中断处理缺页中断处理产生缺页中产生缺页中断请求调页断请求调页华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系

4、华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系查寻指针前进一步查寻指针前进一步，指向下一个表目，指向下一个表目入口入口页面访问位页面访问位=0?=0?置页面置页面访问位访问位为为0 0选择该页面淘汰选择该页面淘汰返回返回否否是是华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系State of buffer just prior to

5、 a page replacement012345678n.Page 9use = 1Page 19use = 1Page 1use = 0Page 45use = 1Page 191use = 1Page 556use = 0Page 13use = 0Page 67use = 1Page 33use = 1Page 222use = 0next frame pointer华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系State of buffer just afterthe next page replacement012345678n.Page 9use = 1Page 19use = 1Pa

6、ge 1use = 0Page 45use = 0Page 191use = 0Page 727use = 1Page 13use = 0Page 67use = 1Page 33use = 1Page 222use = 0华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系C CP PU

7、U利利用用率率多道程序度多道程序度华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系段段 段段 段的段的 存取存取 访问访问 修改修改 存在存在 增补增补 外存外存名名 长长 基址基址 方式方式 字段字段A A 位位M M 位位P P 位位 起址起址华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系拼接后形成合适拼接后形成合适大小的空闲区大小的空闲区淘汰一个或几个段淘汰一个或几个段以形成合适大小的以形成合适大小的空闲区空闲区虚段不在内存中虚段不在内存中阻塞请求的进程阻塞请求的进程内存中有合适的空闲区？内存中有合适的空闲区？从外存读入段

8、从外存读入段修改段表和内存空闲链修改段表和内存空闲链唤醒请求进程唤醒请求进程返回返回空闲区大小总和能否满足？空闲区大小总和能否满足？NNYY华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系访问访问swsws=s=段长？段长？符合存取方式？符合存取方式？段段s s在主存？在主存？修改访问字段修改访问字段形成主存地址形成主存地址(A)=(A)=(主存始址主存始址)+()+(位移量位移量w)w)返回返回分段越界中断分段越界中断分段保护中断分段保护中断缺段中断缺段中断是是是是是是否否否否否否华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系

9、段名段名 段长段长 内存起址内存起址 状态状态 外存起址外存起址共享进程计数器共享进程计数器 COUNT状态状态 进程名进程名 进程号进程号 段号段号 存取控制存取控制华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系Ring 0Ring 1Ring 2Call ReturnCallReturnJumpRing 0Ring 1Ring 2DataaccessDataaccess华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大

10、学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系HandspreadFronthandBackhandEnd ofPage ListBeginning ofPage List华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系在释放分区时，进行的操作

11、为：在释放分区时，进行的操作为：按按D Di i的大小分成三种情况分别进行处理：的大小分成三种情况分别进行处理：D Di i大于等于大于等于2 2时：标记被释放分区为不适合合并；时：标记被释放分区为不适合合并；D Di i减减2 2；( (即即A Ai i减减1 1的同时的同时L Li i加加1)1)D Di i等于等于1 1时：标记被释放分区为适合合并，进行可能的合并；时：标记被释放分区为适合合并，进行可能的合并；D Di i改改为为0 0；( (即即A Ai i减减1 1的同时的同时L LI I不变不变) )D Di i等于等于0 0时：标记被释放分区为适合合并，进行可能的合并；找一时：标

12、记被释放分区为适合合并，进行可能的合并；找一个不适合合并的分区，改为适合合并，进行可能的合并；个不适合合并的分区，改为适合合并，进行可能的合并；D Di i不变；不变；( (即即A Ai i减减1 1的同时的同时L LI I减减1)1)注：为了提高系统分配和释放分区的速度，通常把空闲分区按大小注：为了提高系统分配和释放分区的速度，通常把空闲分区按大小组织成不同的双向链表；每个链表中的分区大小都是相同的；不适组织成不同的双向链表；每个链表中的分区大小都是相同的；不适合合并的分区放在队头，适合合并的分区放在队尾。这样，通常情合合并的分区放在队头，适合合并的分区放在队尾。这样，通常情况下分配和释放的

13、分区都是不适合合并的分区。况下分配和释放的分区都是不适合合并的分区。华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系后端页面级分配器前端v节点缓存活动v节点proc缓存活动procsmsgb缓存活动msgbsmbuf缓存活动mbufs.华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系不用空间空闲对象活动对象空闲对象活动对象活动对象活动对象空闲对象不用空间kmem_slab结构同一缓存的slab链表NULL华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力

14、大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系x86下下Windows 2000的系统空间划分的系统空间划分华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系Windows 2000的内存共享的内存共享华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系写时复制写时复制华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系地址转换机构地址转换机构NT使用使用2级页表结构转换虚拟地址，第一级称为页目录级页表结构转换虚拟地址，第一级称为页目录（每个进程一个页目录），第二级称为页表。每个页目录（每个进程一个页目录），第二级称为页表

15、。每个页目录或页表有或页表有1024(210)个表项，每个表项为个表项，每个表项为4字节。由于每个页字节。由于每个页面为面为4KB，每个进程的地址空间可为，每个进程的地址空间可为4GB（210*210*212）。）。华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系页表号页目录号页内地址虚拟地址页目录页目录号页表页表号页目录地址物理地址空间华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系华北电力大学计算机系物理地址扩展物理地址扩展(PAE, Physical Address Extension)(PAE, Physical Address Extension)每个每个PDE和和PTE表项都是表项都是8个字节，物理页面号为个字节，物理页