1.1windows操作系统概述 (11).ppt

《1.1windows操作系统概述 (11).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1.1windows操作系统概述 (11).ppt（26页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第十一讲十一讲 连续存储分配、分页存储管连续存储分配、分页存储管理理目的与要求：目的与要求：了解连续存储分配，掌握分页了解连续存储分配，掌握分页式存储管理。式存储管理。重点与难点：重点与难点：连续可变存储管理；分页式存连续可变存储管理；分页式存储管理。储管理。作业：作业：5，6，7，11第五章 存储管理研究作业研究作业(进程进程)在主存的存放问题在主存的存放问题内存空间安排内存空间安排5.1 5.1 连续空间分配连续空间分配5.1.15.1.1单道连续分配单道连续分配特点：任一时刻内存只有一道作业，该任一时刻内存只有一道作业，该作业连续存放于内存中。作业连续存放于内存中。一、空间划分与保护操

2、作系统操作系统用户程序用户程序0a aa+1a+1n n界界地址寄存器地址寄存器界地址寄存器界地址寄存器主存主存A a?A a?cpucputruetruefalsefalse地址地址A A终止程序运行终止程序运行越界检查机构：用户程序每访问一次主存，用户程序每访问一次主存，越界检查机构将访问的地址与界地址寄存越界检查机构将访问的地址与界地址寄存器中的值比较。若越界，则终止其执行。器中的值比较。若越界，则终止其执行。特点：任一时刻内存可有多道作业，每道任一时刻内存可有多道作业，每道作业连续存放于内存作业连续存放于内存.操作系统操作系统U1U1.UnUn5.1.2 5.1.2 多道固定划分法多道

3、固定划分法一、空间划分及保护 将用户内存将用户内存空间分成长度空间分成长度固定的若干块固定的若干块。用用户户空空间间1.上下界寄存器和地址检查机构。当作业当作业被调度运行时，作业在内存中的上下界地被调度运行时，作业在内存中的上下界地址送上下界寄存器，每次内存访问时，地址送上下界寄存器，每次内存访问时，地址检查机构作越界检查。作业程序要是绝址检查机构作越界检查。作业程序要是绝对地址或在加载到内存时确定绝对地址。对地址或在加载到内存时确定绝对地址。CPUCPU主存主存下界寄存器下界寄存器上界寄存器上界寄存器 TrueTrueTrueTrue地址地址A AF F F F程序性异常程序性异常地址访问保

4、护有两种方式：地址访问保护有两种方式：2.基址寄存器、长度寄存器和动态地址转换机构。当作业被调度运行时，将作业所当作业被调度运行时，将作业所占内存基址及长度送基址、长度寄存器，占内存基址及长度送基址、长度寄存器，每次内存访问时，先看访问地址是否小于每次内存访问时，先看访问地址是否小于长度，然后长度，然后+基址进行访存。用户程序代基址进行访存。用户程序代码是动态浮动的。码是动态浮动的。CPUCPU主存主存基地址寄存器基地址寄存器长度寄存器长度寄存器+TrueTrue地址地址A AF F 程序性异常程序性异常二、作业存储调度（中调）OS4k6k12kOS4k6k12k.7k3k4k5k.3k4k1

5、k2k.5k6k.7k10k11k8k多多队队列列法法单单队队列列法法三、存储碎片 内部碎片：内部碎片：内存某存储区间大于其存放作内存某存储区间大于其存放作 业空间的部分。业空间的部分。外部碎片：外部碎片：内存某存储区间容不下要运行内存某存储区间容不下要运行 的作业时。的作业时。OS12k4k3K内部碎片内部碎片OSOS4k4k6k6k12k12k作业长度：作业长度：5K5K、8K8K、12K12K外部碎片外部碎片一、管理方法5.1.3 5.1.3 多道连续可变划分法多道连续可变划分法特点：多道、连续、但不固定划分内存。多道、连续、但不固定划分内存。系统设置一个空闲块队列，初始状态系统设置一个

6、空闲块队列，初始状态时队列中只有一个连续的空闲块。作业时队列中只有一个连续的空闲块。作业到达后，以某种策略分配空间。作业撤到达后，以某种策略分配空间。作业撤离时，将释放的空间加入空闲队列。离时，将释放的空间加入空闲队列。举例：假设任一时间段内，内存中每一作业举例：假设任一时间段内，内存中每一作业的运行时间相等。的运行时间相等。作业到来次序作业到来次序 所需存储量所需存储量 运行时间运行时间 1 60 10 2 100 5 3 30 20 4 70 8 5 50 15OS0 40 256J1J2J3J4J5分配：分配策略包括分配策略包括首次满足法首次满足法/最佳满最佳满足法足法/最大满足法最大满

7、足法，在找到合适的空闲块，在找到合适的空闲块后，从其中将作业大小的空间分给作业，后，从其中将作业大小的空间分给作业，而剩余部分挂入空闲队列。而剩余部分挂入空闲队列。下面下面F F是空闲块集合是空闲块集合;size(k);size(k)为块为块k k的大小的大小;size(v)size(v)为用户所需空间。为用户所需空间。1.1.if if 所有属于所有属于F F的的k k，均有均有size(k)size(v),size(k)size(v),则则失败。失败。2.2.否则按某一策略选出否则按某一策略选出k k，使得使得size(k)size(v).size(k)size(v).3.3.F=F k;

8、F=F k;回收：当作业结束时，收回作业所占空间，当作业结束时，收回作业所占空间，将此块链入空闲队列。将此块链入空闲队列。若空闲队列中原来有与此块的相邻块，若空闲队列中原来有与此块的相邻块，则把这些块合并成一个大连续块。则把这些块合并成一个大连续块。（续分配）（续分配）4.if size(k)-size(v)4.if size(k)-size(v)基本单位，则将基本单位，则将k k分分给用户。给用户。5.5.否则将否则将k k分成分成k1k1、k2k2，其中其中k1k1分给用户分给用户 size(k1)=size(v)size(k1)=size(v)，F=F+k2F=F+k2紧致：通过移动作业

9、位置可以将零散的空闲通过移动作业位置可以将零散的空闲块连接成大块。要求作业动态可浮动。块连接成大块。要求作业动态可浮动。Bitmap数组1,1,1,0,0,1,0,0,0,0,1,0,03 21412空闲队列头二、可用空间管理 除用队列表示可用空闲块外除用队列表示可用空闲块外,也可以也可以用数组登记可用空闲块，数组项用数组登记可用空闲块，数组项=用户空用户空间总量间总量/基本分配单位。基本分配单位。一、空间安排 用户进程空间用户进程空间(地址地址)叫叫逻辑空间逻辑空间(地址地址)内存空间内存空间(地址地址)叫叫物理空间物理空间(地址地址)，用相同长度为单位对逻辑空间等分出的每用相同长度为单位对

10、逻辑空间等分出的每个区域叫个区域叫页页，对物理空间等分出的区域叫，对物理空间等分出的区域叫页页帧帧。5.2 5.2 不连续空间分配不连续空间分配5.2.15.2.1分页管理分页管理特点：作业作业(进程进程)分成页面，内存也划分分成页面，内存也划分成页面，将作业成页面，将作业(进程进程)页面不连续地分布页面不连续地分布到内存页面。到内存页面。回收：当进程结束时，系统回收它的所有当进程结束时，系统回收它的所有物理页帧入空闲队列。物理页帧入空闲队列。二、动态地址转换机构 因因页页式式方方法法中中逻逻辑辑地地址址与与物物理理地地址址之之间间失失去去自自然然联联系系，故故要要通通过过页页表表，并并由由硬

11、硬件件动动态态地地址址转转换换机机构构将将逻逻辑辑地地址址映映射射成成物物理地址才能正确访存。理地址才能正确访存。分配：初始时，所有页帧都在空闲队列初始时，所有页帧都在空闲队列中，当用户进程被创建时，系统按需要中，当用户进程被创建时，系统按需要量从空闲队列获得相应量的页帧。量从空闲队列获得相应量的页帧。18530498765432103210逻辑空间物理空间页表页表(一)页表页表放在系统空间的页表区，存放逻辑页页表放在系统空间的页表区，存放逻辑页与物理页帧的对应关系。与物理页帧的对应关系。PCBPCB表中有指针指表中有指针指向页表。向页表。页页号号(二)地址结构 分页逻辑地址分页逻辑地址 =P

12、(=P(页号页号).d().d(页内位移页内位移)分页物理地址分页物理地址 =f(=f(页帧号页帧号).d().d(同上同上)P=P=线性逻辑地址线性逻辑地址 /页面大小；页面大小；d=d=线性逻辑地址线性逻辑地址 -P*-P*页面大小。页面大小。线性物理地址线性物理地址 =f=f*页面大小页面大小+d+d871041页页表表(三)页面大小的考虑将页面大小取成将页面大小取成2 2的的k k次幂次幂(k(k是正整数是正整数),),获获取取P P和和d d的除、乘法只要通过位移实现的除、乘法只要通过位移实现.页面大小为页面大小为2 2的的k k次幂的地址转换原理如下：次幂的地址转换原理如下：P d

13、页表始地fn k-10f dn k-10+页表CPUCPU有一个用于有一个用于页号页号页帧号页帧号转换的快表。转换的快表。将页表项存入快表的地址转换原理如下：将页表项存入快表的地址转换原理如下：P dn k-10f dn k-10P2f2P1f1.Pf.Pmfm(四)快表关键字关键字 值值地址转换的一般过程地址转换的一般过程(快表可以看成是页表的快表可以看成是页表的cache)cache)P dn k-10f dn k-10P2f2P1f1.Pf.Pmfmf页表始地+页表快表在进程被调度占用在进程被调度占用cpucpu时，将进程页表始址时，将进程页表始址装入页表始地址寄存器，同时作废掉快表中装

14、入页表始地址寄存器，同时作废掉快表中的原内容，用新的页表项替换。的原内容，用新的页表项替换。命中率：命中率：选用选用8-128-12项组成的快表，并采用项组成的快表，并采用适当的替换策略，在快表中匹配成功的可适当的替换策略，在快表中匹配成功的可能性可达能性可达80-90%80-90%。等效访问时间：等效访问时间：设访存时间为设访存时间为750ns750ns，搜索搜索快表的时间为快表的时间为50ns50ns，命中率为命中率为80%80%，则，则（这这里假设先查快表再查页表）：里假设先查快表再查页表）：80%*80%*（5050750750）+20%*+20%*（50+750+75050+750+

15、750）=950ns=950ns三、可用空间管理 可用可用bitmapbitmap数组或空闲页帧链来管理可数组或空闲页帧链来管理可用页帧用页帧。四、共享与保护 通过页表可以使几个逻辑空间指向同一通过页表可以使几个逻辑空间指向同一个物理空间，实现程序共享。个物理空间，实现程序共享。举例举例：EDIT1EDIT2EDIT3DATA1EDIT1EDIT2EDIT3DATA2EDIT1EDIT2EDIT3DATA33461346734610OSDATA1EDIT10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11EDIT2EDIT3 DATA2DATA3P1 P2P3页表存储保护：越界保护：设置页表长

16、度寄存器，查页越界保护：设置页表长度寄存器，查页表前，先检查页号是否越界。表前，先检查页号是否越界。操作访问保护：在每个页表项中增设操作访问保护：在每个页表项中增设一存储保护域，用于说明对该页的访问一存储保护域，用于说明对该页的访问权限，每一个对该页存储的访问都首先权限，每一个对该页存储的访问都首先要比照是否满足该页访问权限的说明，要比照是否满足该页访问权限的说明，满足则访问，否则报错。满足则访问，否则报错。举例：设为每一页表项增加三位，设为每一页表项增加三位，R R位表位表示读权限，示读权限，W W位表示写权限，位表示写权限，E E位表示执行位表示执行权限。权限。R RW WE E0 00 00 0 不可进行任何操作不可进行任何操作0 00 01 1 可以执行可以执行,不可以读写不可以读写0 01 10 0 只可以写只可以写0 01 11 11 10 00 01 10 01 11 11 10 01 11 11 1