作業系統筆記 虛擬儲存器

2021-07-08 16:37:30 字數 3705 閱讀 4926

虛擬儲存技術:從邏輯層面上實現對記憶體容量的擴充,改善系統效能

常規儲存器管理方式特徵:

一次性駐留性

虛擬儲存器的工作原理:給予區域性性原理可知,應用程式在執行之前無需全部載入,而只需要載入少數頁面或段就可執行,其餘部分暫留外存。如果出現缺頁(段),就發出缺頁(段)請求,此時系統再講請求頁調入記憶體

虛擬儲存器的特徵:

多次性:應用程式和資料無需一次調入記憶體,而是允許被分成多次調入。

對換性:允許在作業的執行過程中進行對換。

虛擬性:邏輯上擴充記憶體容量,而非物理擴充

虛擬儲存器的實現方式:建立在離散分配儲存管理方式的基礎上

分頁請求系統:在分頁系統的基礎上增加了請求調頁功能和頁面置換所形成的頁式虛擬儲存系統

請求分段系統

段頁式虛擬儲存器系統

請求分頁儲存管理方式

請求頁表機制:主要資料結構是「請求頁表」

頁號物理塊號

狀態為訪問字段

修改位外存位址

缺頁中斷機構:缺頁終端作為中斷,同樣需要經理保護cpu環境,分析中斷原因,轉入缺頁中斷處理程式進行處理,以及在中斷處理完成後恢復cpu環境

位址變換機構:在進行的位址變換時,首先檢索快表,尋找索要訪問的頁,若找到,就修改頁表項的訪問位,供置換演算法選出換出頁面時參。對於寫指令,還需要將修改位,設定成1.表示該頁在調入記憶體後已被修改。然後利用頁表項中給出的物理塊號和頁內位址形成實體地址。如果在快表沒有找到該頁的頁表項,則在記憶體中查詢頁表。再從找到的頁表項中的狀態為p來了解該頁是否已調入記憶體。若該頁已調入記憶體,這時應該講該頁的頁表項寫入快表。若未調入記憶體,則產生缺頁中斷,請求os從外存將該頁調入記憶體。

請求分頁中的記憶體分配:在為程序分配記憶體時,涉及三個問題

最小物理塊數的確定:指能保證程序正常執行所需要的最小物理塊數(與計算機的硬體結構有關,取決於指令的格式,功能,定址方式)

採用何種記憶體分配策略

固定分配區域性置換

可變分配全域性置換:全域性置換指,系統將其他程序中物理塊分給該程序。只要發生缺頁中斷就會得到一塊全新的物理塊

可變分配區域性置換:先從本程序的物理塊中進行置換,若頻繁發生缺頁中斷,才從其餘程序獲取新的物理塊

物理塊分配演算法:

平均分配演算法

按比例分配演算法:根據程序的大小,按比例分配物理塊

考慮優先權的分配演算法:優先順序高的程序,分配較多的記憶體空間

頁面調入策略:

系統應在何時調入所需頁面:

預調頁策略:命中率低,但一旦命中,效果好

請求調頁策略:目前中大多採用,但一次只呼叫一頁,系統開銷大

系統應從何處調入這些頁面:

從對換區調入

從檔案區調入

是如何進行調入的

缺頁率:  f=f/a    f:訪問頁面失敗次數, a:頁面訪問次數

頁面置換演算法:頁面置換演算法的好壞直接影響系統的效能

最佳置換演算法:選擇的頁將是永不使用或最長時間內不會使用的頁。該演算法無法實現,但可用來評價其他演算法

先進先出(fifo)頁面置換演算法:該演算法與程序世紀執行的規律不相適應,有些先進的頁面會被經常訪問,但卻被淘汰

最近最久未使用演算法(lru):需要較多的硬體支援,如暫存器和棧

最少使用置換演算法(lfu):

clock置換演算法(最近未使用演算法nru):為每頁設定乙個訪問位,演算法執行時,根據fifo演算法檢查,如果訪問位為0就調出,,若為1,則設為0。

改進型的clock置換演算法:增加了修改位,首先淘汰訪問位與修改位都為0的頁面

頁面緩衝演算法(pba):先進入鍊錶,再批量操作方式降低頻率

空閒頁面鍊錶

修改頁面鍊錶

影響頁面置換效率的因素:

頁面置換演算法

將修改的頁面協會磁碟的頻率

讀入記憶體的頻率

虛擬儲存技術:從邏輯層面上實現對記憶體容量的擴充,改善系統效能

常規儲存器管理方式特徵:

一次性駐留性

虛擬儲存器的工作原理:給予區域性性原理可知,應用程式在執行之前無需全部載入,而只需要載入少數頁面或段就可執行,其餘部分暫留外存。如果出現缺頁(段),就發出缺頁(段)請求,此時系統再講請求頁調入記憶體

虛擬儲存器的特徵:

多次性:應用程式和資料無需一次調入記憶體,而是允許被分成多次調入。

對換性:允許在作業的執行過程中進行對換。

虛擬性:邏輯上擴充記憶體容量,而非物理擴充

虛擬儲存器的實現方式:建立在離散分配儲存管理方式的基礎上

分頁請求系統:在分頁系統的基礎上增加了請求調頁功能和頁面置換所形成的頁式虛擬儲存系統

請求分段系統

段頁式虛擬儲存器系統

請求分頁儲存管理方式

請求頁表機制:主要資料結構是「請求頁表」

頁號物理塊號

狀態為訪問字段

修改位外存位址

缺頁中斷機構:缺頁終端作為中斷,同樣需要經理保護cpu環境,分析中斷原因,轉入缺頁中斷處理程式進行處理,以及在中斷處理完成後恢復cpu環境

位址變換機構:在進行的位址變換時,首先檢索快表,尋找索要訪問的頁,若找到,就修改頁表項的訪問位,供置換演算法選出換出頁面時參。對於寫指令,還需要將修改位,設定成1.表示該頁在調入記憶體後已被修改。然後利用頁表項中給出的物理塊號和頁內位址形成實體地址。如果在快表沒有找到該頁的頁表項,則在記憶體中查詢頁表。再從找到的頁表項中的狀態為p來了解該頁是否已調入記憶體。若該頁已調入記憶體,這時應該講該頁的頁表項寫入快表。若未調入記憶體,則產生缺頁中斷,請求os從外存將該頁調入記憶體。

請求分頁中的記憶體分配:在為程序分配記憶體時,涉及三個問題

最小物理塊數的確定:指能保證程序正常執行所需要的最小物理塊數(與計算機的硬體結構有關,取決於指令的格式,功能,定址方式)

採用何種記憶體分配策略

固定分配區域性置換

可變分配全域性置換:全域性置換指,系統將其他程序中物理塊分給該程序。只要發生缺頁中斷就會得到一塊全新的物理塊

可變分配區域性置換:先從本程序的物理塊中進行置換,若頻繁發生缺頁中斷,才從其餘程序獲取新的物理塊

物理塊分配演算法:

平均分配演算法

按比例分配演算法:根據程序的大小,按比例分配物理塊

考慮優先權的分配演算法:優先順序高的程序,分配較多的記憶體空間

頁面調入策略:

系統應在何時調入所需頁面:

預調頁策略:命中率低,但一旦命中,效果好

請求調頁策略:目前中大多採用,但一次只呼叫一頁,系統開銷大

系統應從何處調入這些頁面:

從對換區調入

從檔案區調入

是如何進行調入的

缺頁率:  f=f/a    f:訪問頁面失敗次數, a:頁面訪問次數

頁面置換演算法:頁面置換演算法的好壞直接影響系統的效能

最佳置換演算法:選擇的頁將是永不使用或最長時間內不會使用的頁。該演算法無法實現,但可用來評價其他演算法

先進先出(fifo)頁面置換演算法:該演算法與程序世紀執行的規律不相適應,有些先進的頁面會被經常訪問,但卻被淘汰

最近最久未使用演算法(lru):需要較多的硬體支援,如暫存器和棧

最少使用置換演算法(lfu):

clock置換演算法(最近未使用演算法nru):為每頁設定乙個訪問位,演算法執行時,根據fifo演算法檢查,如果訪問位為0就調出,,若為1,則設為0。

改進型的clock置換演算法:增加了修改位,首先淘汰訪問位與修改位都為0的頁面

頁面緩衝演算法(pba):先進入鍊錶,再批量操作方式降低頻率

空閒頁面鍊錶

修改頁面鍊錶

影響頁面置換效率的因素:

頁面置換演算法

將修改的頁面協會磁碟的頻率

讀入記憶體的頻率

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