第6章虚拟存储管理ppt课件

1、第第6章章 虚拟存储管理虚拟存储管理6.1虚拟存储器的引入虚拟存储器的引入前面介绍的存储管理方案要求作业全部装入内存才可运行。但这会出现两种情况：有的作业因太大，内存装不下而无法运行。系统中作业数太多，因系统容量有限只能让少数作业先运行。局部性原理理论基础1968年P.Denning 提出程序执行时，大多数情况下是顺序执行的。过程调用会使程序的执行轨迹从一部分内存区域转至另一部分区域， 但过程调用的深度不会超过5。程序中有许多循环语句，这些语句会重复多次执行。程序中对数据结构的操作，往往局限在很小的范围内。局部性原理局限性的表现虚拟存储器的定义 所谓虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能

2、从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。虚拟存储器的特征虚拟存储器的特征从外存装入页/段更新页/段表交换页/段内存满？是否缺页/段中断页/段在内存是否进程执行图 实现虚拟存储的典型过程虚存的基本思想虚存管理目的：提供用户进程一个巨大的虚拟存储空间.手段：利用外存(磁盘)实现此虚空间.系统为进程提供一个比物理内存大得多的虚拟存储空间，虚拟空间大小不受物理内存大小的限制。 虚拟空间的最大容量由系统的有效地址长度决定。假设地址长度为32，按字节寻址，则虚拟存储空间大小为232个字节。它的实际容量为内存容量+外存容量1.虚拟存储技术是（ ）。A 补充内存物理空间的技术B 补充相对地址空间的技术C

3、扩充外存空间的技术D 扩充输入输出缓冲区的技术2.在虚拟内存管理中,地址变换机构将逻辑地址变换为物理地址,形成该逻辑地址的阶段是（ ）。A 编辑B 编译C 链接D 装载3.虚拟内存的基础是( ）。A 局部性理论B 代码的顺序执行C 变量的连续访问D 指令局部性4.实现虚拟内存是主要的技术是（ ）。A 整体覆盖B 整体对换C 部分对换D 多道程序设计5.以下不属于虚拟内存的特征是（ ）。A 一次性B 多次性C 对换性D 离散性6.在一个计算机系统中,其虚拟存储器的最大容量是由( )决定的,其实际容量是由（ ）决议。A 计算机字长B 内存容量C 硬盘容量D 内存与硬盘容量之和7.设主存容量是1MB

4、,硬盘容量是400MB,计算机系统的地址寄存器有24位,那么虚存的最大容量是（ ）。A 1MBB 401MBC 1MB+224BD 224B 页号 存储块号 状态位P 访问字段A 修改位M 外存地址页表的扩充页表的扩充6.2请求页式存储管理缺页中断机构主要表现在：主要表现在：在指令执行期间产生和处理中断信号。在指令执行期间产生和处理中断信号。一条指令执行期间，可能产生多次缺页中断。一条指令执行期间，可能产生多次缺页中断。如在执行一条指令COPO A TO B时，可能要产生6次缺页中断，其中指令本身跨了两个页面，A和B又分别各是一个数据块，也都跨了两个页面。页面B：A：654321指令COPY

5、ATO B地址变换机构开始页号页表长度越界中断Y查快表查页表页在快表中？NY页在内存？Y修改快表修改访问字段和修改位N形成物理地址结束保留CPU现场从外存找到缺页N内存满否？Y选择一页换出将该页写回外存该页修改过吗？Y从外存读入缺页修改页表NN缺页中断处理请求页式存储管理驻留集管理驻留集管理包括以下内容：驻留集管理包括以下内容：保证进程正常运行所需的最少物理块数是多少？保证进程正常运行所需的最少物理块数是多少？为每个进程分配物理块时，其数目是固定的、还为每个进程分配物理块时，其数目是固定的、还是可变的？是可变的？如何为进程置换物理块，是局部置换？还是全局如何为进程置换物理块，是局部置换？还是全

6、局置换？置换？最少物理块数影响物理块分配的主要因素 缺页率缺页率缺页率缺页率（a页尺寸页尺寸（b分配的物理块数分配的物理块数PNP表示整个进程的页大小，表示整个进程的页大小，N进程中的总块数进程中的总块数页面大小与物理块数对缺页率的影响页面大小与物理块数对缺页率的影响驻留集管理 请求页式存储管理的调入策略请求页式存储管理的调入策略 页面调入过程页面调入过程访问的页在内存访问的页在内存产生缺页中断产生缺页中断内存中有空块内存中有空块从外存调入要访问的页从外存调入要访问的页换出某些暂时不用的页换出某些暂时不用的页运转运转NONOu页面置换算法：在指定的置换范围内，决定将哪一个页面换出内存。u置换算

7、法的好坏将直接影响系统的性能，不适当的置换算法可能导致系统出现“抖动景象。u当进程要求装入新的页面或程序段时，如果当前没有足够的空闲空间，需要交换一些页面或段到外存。如果被交换出去的页面或段很快将被进程使用，则又需要将其换入内存。u如果系统花费大量的时间把程序和数据频繁地装入和移出内存而不是执行用户指令，那么，称系统出现了抖动。出现抖动现象时，系统显得非常繁忙，但是吞吐量很低，甚至产出为零。u根本原因：选择的页面或段不恰当。请求页式存储管理的页面置换算法 请求页式存储管理的页面置换算法 最佳置换算法举例：驻留集大小为举例：驻留集大小为3 3，访问串为，访问串为 7, 0, 1, 2, 0, 3

8、, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2.7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2.770701201201203203243243243203203203O O O O O O O淘汰下次访问距当前最远的那些页中序号最小的页。淘汰下次访问距当前最远的那些页中序号最小的页。 OPT方法特点： 最优的固定驻留集大小置换策略。 不可实现。OPTOPT策略对任意一个访问串的控制均有最小的时策略对任意一个访问串的控制均有最小的时空积。（进程所占空间与时间的乘积）空积。（进程所占空间与时间的乘积）由于需要预先得知整个访问串的序，故不能用由于需要预先得知整个访问串的序，

9、故不能用于实践。仅作为一种标准，用以测量其他可行于实践。仅作为一种标准，用以测量其他可行策略的性能。策略的性能。先进先出页面置换算法替换最早进入的页举例：驻留集大小为举例：驻留集大小为3 3，访问串为，访问串为 7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2.7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2.770701201201231230430420423023023023O O O O O O O O O OFIFO方法的特点： 实现方便。不需要额外硬件。 效果不好，有Belady奇异。Belady奇异：指置换策略不满足随着驻留集的

10、增大，页故障数一定减少的规律。Belady奇异最近最久未使用LRU页面置换算法淘汰上次使用距当前最远的页。淘汰上次使用距当前最远的页。举例：驻留集大小为举例：驻留集大小为3 3，访问串为，访问串为 7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2.7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2.770701201201203203403402432032032032O O O O O O O O OCLOCK页面置换算法34页面页面12使用位使用位=1页面页面2使用位使用位=1页面页面36使用位使用位=0页面页面6使用位使用位=1页面页面2

11、3使用位使用位=1页面页面25使用位使用位=1页面页面11使用位使用位=0页面页面8使用位使用位=0页面页面12使用位使用位=0页面页面2使用位使用位=1页面页面9使用位使用位=1页面页面6使用位使用位=0页面页面23使用位使用位=1页面页面25使用位使用位=1页面页面11使用位使用位=0页面页面8使用位使用位=0(a)页面置换前状态页面置换前状态(b)页面置换后状态页面置换后状态01234567新调入9号页面CLOCK页面置换算法goto 1。Clock置换算法置换算法驻留集1824151823241718241817171524172424 182424 1515 1818 2323 24

12、24 1717 1818 2418 1717 1515 2424 1717 24 182424 1524 15 1815 18 2318 23 2423 24 1724 17 1818 17 1517 15 24页访问序列窗口大小2 3 4 52424 1524 15 1824 15 18 2318 23 24 1724 18 17 152424 1524 15 1824 15 18 2315 18 23 24 17缺页率与物理块数的关系下限上限物理块数缺页率CPU的利用率与多道程序数的关系多道程序度CPU利用率挂起若干进程1.在请求分页系统中,分页是由( ）实现。A 程序员B 编译器C 系统

13、调用D 操作系统2.系统的抖动是指（ ）。A 使用机器时,造成屏幕闪烁的现象B 则调出的页面又立即被装入所形成的频繁装入/调出的现象C 系统盘有问题,造成系统不稳定的现象D 由于主存分配不当,偶然造成主存不够的现象3.（ ）是请求分页存储管理方式与基本分页存储管理方式的区别。A 地址重定位B 不必将作业全部装入内存C 采用快表技术D 不改将作业装入连续区域4.在请求分页存储管理系统中,LRU算法是指( ）。A 最早进入内存的页先淘汰B 近期最长时间以来没被访问的页先淘汰C 近期被访问次数最少的页先淘汰D 以后再也不用到页先淘汰5.在请求页式存储管理中,页表项使用修改位的目的是（ ）。A 实现L

14、RU算法B 实现FIFO算法C 在快表中检查页面是否进入内存D 检查页表是否最近被写过6.在请求页式管理中,页面的大小与可能产生的缺页中断次数（ ）。A 成正比B 成反比C 无关D 成固定比例7.作业在执行中发生缺页中断,经操作系统处理后,应让其执行（ ）命令。A 被中断的前一条B 被中断的后一条C 被中断的那一条D 启动时第一条8.在一个采用页式虚拟存储管理的系统中，某进程依次要访问的字地址序列为：115，228，128，88，446，102，321，432，260，167，若作为的第0页已经装入内存，现分配给该作业的主存共300字，页的大小为100字，那么： 1) 按FIFO调度算法将产生

15、多少次缺页中断，依次淘汰的页号是什么？ 2) 按LRU调度算法将产生多少次缺页中断，依次淘汰的页号是什么？9.页面调度算法中有LRU,FIFO和Clock算法，针对以下条件，计算上述3个算法下的页面调度过程和缺页中断率。页面访问序列：2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2分配内存块：3块请段式系统中段表的扩充请段式系统中段表的扩充 6.3请求段式存储管理 段号 段长 段始址 存取方式 状态位 访问字段 修改位 增补位 外存地址增加了以下表项：存取方式：用于标识本段的存取属性是只执行、只读，还是允许读/写状态位：指示该段是否已进驻内存访问字段：用于记录本段有多长时间没有被访问。置换算法在选择换出段时参考修改位：表示该段调入内存后是否被修改过增补位：这是请求段式存储管理系统中特有的字段，用于表示本段在运行过程中是否进行过动态增长外存地址：用于指出该段在外存的地址，供调入该段时使用动态链接动态链接L 间接地址动态链接的实现动态链接的实现实现动态链接对编译器的要求实现动态链接对编译器的要求LOAD 1,X|MAINLOAD 1,0|1000X|MAIN=01 0 1004