操作系统17(请求分页性能分析)

1、在4.8.4寻呼系统性能分析(补充)、其中寻呼速率对有效访问时间有影响的寻呼系统中，假定存储器的访问时间ma为100ns (一般为10ns数百ns )、寻呼速率p、以及寻呼中断时间25ms，则ma=1000 寻呼中断时间为25000s有效访问时间=(1-p)0.1 p(25000 0.1)=0.1 25000p，并且有效访问时间与寻呼速率成比例。 如果页面缺失率为0.1%，则有效访问时间大约为25s，并且与直接存储器访问的有效访问时间(0.1s )相比，程序的性能大幅降低。 如果缺少页面，只需将有效访问时间延长到10%以下，就能获得：25000*P 0.10.1(1 0.1 )。 因此，P4*

2、10-7或：在2.5*106次访问中最多必须缺页一次。 也就是说，分页方式应保持非常低的缺页率，不要影响程序的运行速度。 练习：现有的页面调整系统，页面表保存在寄存器中。 如果替换的页未被修改，处理缺少的页需要8毫秒；如果替换的页被修改，处理一个缺少的页需要20毫秒。 内存访问时间为1s，可以忽略访问页面表的时间。 70%被替换的页被修改，有效访问时间不超过2s时，可以接受的最大页面不足率是多少？ p * (0.7* 20.3 * 80.001 ) (1- p ) *0. 001=0. 002，16.4 p0. 00216.4 p=0. 001 p=1/164000.00006，驻留集在基于虚

3、拟页的管理中分配给进程的物理页常驻集和页面不足率的关系：每个进程的常驻集越小，同时驻留内存的进程就越多，从而提高了并行度和处理器利用率，同时提高了进程的页面不足率，增加了页面调整开销。 在进程的驻留集达到一定数量后，将页分配给它不会显着降低页面不足率。 该数是“页面不足率常驻集大曲线上的拐点”。 2 .常驻集、物理块数(常驻集)、页面不足率、拐点、3 .工作集模型(由Denning在workflowingset1968年提交)，基本思想：根据程序的局部原理。 一般来说，进程在一段时间内集中访问几页，这些页称为活动页，如果分配给一个进程的物理块数太少，并且该进程所需的活动页没有全部装入存储器，那

4、么，进程在运行中如果可以向该过程提供与活动页数相等的物理块(驻留集)，则可以减少缺失页的中断次数。 可以用二元函数W(t )表示工作集，其中，进程以特定的时间间隔实际访问页面。 在此，t指的是特定的时间，为指定访问序列所选择的固定长度区间也称为工作集窗口，并且在运行处理时，随着访问新页面而创建稳定的工作集。 在内存访问的局部区域的位置几乎稳定的情况下，如果工作集的大小也几乎稳定的局部区域的位置发生变化，工作集就会迅速扩展和收缩，转移到下一个稳定值。 工作集大小的变化，实施工作集的目的是根据进程在过去的期间访问的页面调整驻留集的大小。 即，驻留集大小的动态调整策略：始终将工作集包含在驻留集中，以

5、定期从驻留集中删除工作集中不在记录进程中工作集的变化的页面，4 .抖动问题(抖动Thrashing )， ifprocessdosnothave“节能”页面thepagefaltrateisveryhigh.thisleadsto : llowcputilizationoperatingsystemthinksthatitneed grammingatherprocessaddedto hesystemstrisshasingprocesisbuswappingpagesinandout，Thrashing无法适当地提高多个流程，提高系统的吞吐量操作系统选择适当的进程数来平衡并发水平和缺失页面

6、率。 5、影响缺页次数的因素、分配给进程的物理块数在一个程序执行时发生缺页的次数与分配给该信道程序的物理块数成反比，但当主存储容量达到某个值时，缺页次数的减少很明显大多数程序都有决定值拐点(2)页本身大小的页，页表小，节省空间，检索快，缺页的次数也相对少，一次交换页的时间长，页内的片断空间浪费的可能性高。 (3)页面替换算法(页面淘汰算法)选择最佳的替换算法。 (4)如果程序的制作方法尽量具有高度的局部性的话，在执行时可以集中访问几个页面，减少页面不足率。 程序的编制方法选择适当的数据结构，加强程序访问的局部性。 示例：二维数组(512*512 )清零问题：为内存分配两个物理块，另一个用于存储

7、数组数据，假设一个块加载程序和变量I，j。 首先将第一页放入内存，页面大小为512的整数。 ex:阵列在主存储器中具有顺序和使用顺序的一致性：行优先存储：方法1仅发生512*512=262144次，方法2仅发生512次缺页。 法1:intA512512； 方法2:intA512512for(j=0； j512； j )for(i=0； i512； i )for(i=0； i512； i )for(j=0； j512； j )Aij=0； Aij=0； 程序编制方法加强了编译程序和加载程序的性能：编译程序：将程序代码和程序数据分离， 加载器程序：一种可减少交换常用程序中纯代码的机会的加载器程序，

8、该程序将纯代码部分加载到同一页或多页中，而不将纯代码部分和非纯代码或数据部分放入同一页中，而是具有常用子程序的页4.8.5段请求存储管理方式的虚拟段，1 )需要在流程段表中添加几个项目：访问方式：读r、写w、执行x访问字段a :访问频率为位P(presentbit )。 即状态位：是否转入存储器修正位(modifiedbit/dirtybit ) :进入存储器后互补位是否被修正(该段是否增加，虚拟页式中是否有该位)外部存储的开始地址开始磁盘块编号)、硬件支持、简单的分段存储管理，以及请求分段和分段替换功能。 2 )片断的中断：命令和操作数必须跨越分段边界，所以频繁的片断现象很少。 但是，由于长

9、时间不稳定，所以处理复杂。调用要处理的指令，计算有效地址，并计算访问地址v=(s、p、d )、s段表长度？ 有链接各个部门吗？ 段主要保存了吗？ p页的表长是多少？ 访问类型合法吗？ 主要保存了页面吗？ 执行页中断处理、以下指令，访问此地址完成指令，形成主存储地址，允许错误处理、越境中断处理、链接中断处理、中断处理、动态增长吗？ 错误处理：n，n，4 )要求段页面式地址转换机构，导入共享段表格实现共享段的共享：，n，n，4 )，共享段的分配和回收：段共享和保护， 段共享存储保护的目的：1)保护系统程序区域不受用户的影响(有意或无意)2)用户程序不属于其地址空间的数据(系统区域的地址空间、其他用

10、户程序的地址空间)无法读写如何保证系统中同时存在系统程序和多个用户程序，用户程序不破坏系统程序，用户程序之间不发生干扰呢？ 这就是存储保护的问题。段保护、越境保护：逻辑地址段编号和段表长度比较段内地地址和长比较上下界保护访问控制检查：使用“访问控制”字段，规定对段的访问方式为只读、执行、读/写。 环保护：处理器的状态分为多个环，每个环具有不同的存储访问权限级别(privilege )。 通常，等级高的是环内，号码小(例如，0环等级最高)。 在环系统中，程序的访问和调用是这样的服务，其可以按照下面的规则：来调用能够访问同一环或更高级别的环的数据的同一环或更高级别的环。 另外，分段保护的一些措施，

11、存储保护通常通过存储保护检查来实现，在每个存储访问操作中进行，必须由适当的处理器硬件机构支持。另外，上下界保护、下界寄存器存储段加载到存储器中后的开始地址(开始地址)上界寄存器存储段加载到存储器中后的末尾地址判别式：下界寄存器物理地址上界寄存器，例如，将某个程序加载到存储器中的开始地址为500 下限寄存器： 500上限寄存器：将1500逻辑地址加载到存储器中的第一个物理地址是50050050010050015002、34550084550084515003， 10005001500500153525352535253525352535253525352535253525352535253525

12、35253525352535253525352535253525352535253535353535353535353535353535353535353535353 5353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353 然后形成storer1、0、70storer1、1、20loadr1、3、20loadr1、3、100jpmp2、100、片断的中断只读、保护的中断法、物理地址8020，并将此单元的内容读取到寄存器R1中a : (存储在内存中)(从内存中读取)(跳转到某个位置执行)第三章存储管理、存储分配存储扩展存储保护、连续分配存储管理方式：单一连续、固定分区动态分区、伙伴系统， 可重定位分区“紧凑”离散分配的存储管理方法：地址转换、逻辑地址、物理地址、地址转换机制页：页表、快速表、多级页表、 反向页表段：