16存储管理5请求页式管理请求段式管理2

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第四章 存储器管理4.6 虚拟存储器 4.7 请求分页存储管理方式 4.8 页面置换算法 4.9 请求分段存储管理

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复习程序的局部性规律，程序往往会不均 匀地高度局部化地访问内存。这种特性使得程序的执行在一段时间内被限制 在作业的某一局部范围。(1)时间局限性:最近被访问的存储位置， 很可能不久的将来还要被访问。 (2)空间局限性:存储访问有集成一组的倾向，以致一旦 某个位置被访问到，很有可能它附近的位置也要被访 问。2

虚拟存储器的引入

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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。 虚拟存储器的大小受计算机系统地址结 构和可用外存数量的限制，与实际内存单元 的数量无关。3

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页式虚拟存储系统 分页系统的基础上，增加了请求调页 功能、页面置换功能所形成的分页 请求系统。

请求分段系统在分段系统的基础上，增加了请求 调段及分段置换功能后，所形成的段 式虚拟存储系统。4

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4.7 请求分页存储管理方式请求分页存储管理方式是建立在纯分 页基础上的.其基本思想是？

在进程开始运行之前，不是装入全部页面， 而是装入一个或零个页面，之后根据进程 运行的需要，动态装入其它页面；当内存 空间已满，而又需要装入新的页面时，则 根据某种算法淘汰某个页面，以便装入新 的页面 5

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4.7.1 请求分页中的硬件支持一、页表机制的改进页号物理块号 状态位P 访问字段A 修改位M 外存地址

(1)状态位(驻留位)P:该页是在内存还是在外存 (2)访问字段位A:记录本页在一段时间内被访问 的次数;根据访问位来决定淘汰哪页(由不同的算 法决定) (3)修改位M :该页调入内存后是否在被修改过 (4)外存地址:该页在外存上的地址,通常为外存物 理块号.6

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2、缺页中断机构 在请求分页系统中，当要访问的页面不 在内存时，硬件发一个缺页中断，转交 OS处理。 3、地址变换机构请求分页系统中的地址变换机构是以分页系统

的地址变换机构为基础的，还增加了产生缺页

中断、处理缺页中断，置换等功能。7

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4.7.2 内存分配策略和分配算法物理块的分配策略1)、固定分配局部置换

2)、可变分配全局置换 3)、可变分配局部置换

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4.7.3 调页策略

1、何时调入页面 1、预调页策略 2、请求调页策略用于首次调 入

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4.8 页面置换算法4.8.1最佳置换算法和先进先出算法缺页中断率: 假定作业p共计n页，而系统分配给它的主 存块只有m块(m,n均为正整数，1≤m≤n), 即最多只能容纳m页。如果程序p在运行中成 功的访问次数为s,不成功的访问次数为f,那么

, 其总的访问次数a=s+f,若定义f ’=f/a,称f ’为 缺页中断率。10

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影响缺页中断次数的因素(1)分配给进程的物理页面数 物理页面数多，缺页中断少，反之，则缺页中断多 物理页面数多，进程数少(影响系统效率),反之， 则进程数多(缺页中断多) 根据试验分析：对一共有n页的进程来说，只要能分到 n/2块内存空间，就可使系统获得最高效率； (2)页面本身的大小 页面大，进程的页数少，一页的信息就大，缺页中断

次数减少；不同的计算机系统，有不同页面大小；

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(3)程序的编制方法例：程序要把128×128的数组初值置“0”,数组 中每一个元素为一个字，假定页面大小为128个字， 数组中的每一行元素存放一页，能供该程序使用 的主存块只有1块。初始时第一页在内存； 程序编制方法1: 程序编制方法2: For j:=1 to 128 For i:=1 to 128 For i:=1 to 128 For j:=1 to 128 A[i][j]:=0; A[i][j]:=0; 按列：缺页中断次数： 按行：缺页中断次数 128-1 128×128-1可见：缺页中断率与程序的局部化程度密切相关。希望编制的 12 程序能经常集中在几个页面上；

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1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 1,10 2,1 3,1 4,1 5,1 6,1 7,1 8,1 9,1

10,1

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(4) 页面淘汰算法

理论的页面淘汰算法应该选择的被淘汰页 面将是以后永不使用的，或在最长(未来) 时间内不再被访问的页面。(OPT算法)。 实际上，可以用理论的页面淘汰算法作标 准，选择其它较好的页面淘汰算法

页面淘汰算法选择不合适，会使系统“抖动”14

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抖动刚被换出的页很快又被访问，需要重新调入， 为此又需再选出一页调出；而刚被换出的页，很 快又要被访问，又需把它调入，如此频繁地更换 页面，以致一个进程在运行中，把大部分时间花 费在完成页面的置换工作上，使得调度页面

所需时间比进程实际运行的时间还 多. 我们称该进程发生了“抖动”。15

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1、最佳置换算法(OPT)

最佳置换算法是由Relady在1966年提出 的，这种算法选择的被淘汰页面，将是永不

使用的，或在最长时间内不再被访问的页面。 “最佳”是指对于任意的内存固定空间 m和程序 p, 缺页中断率最小。它是一个理论 上的算法。16

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假定系统为某进程分配了三个物理块，并 考虑有以下的页面号引用串。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 1 7 0 1 7 7 0 7 0 1 1 2× 2 2 0 0 4× 1 3× 3 20 3 0 4 2 3 0 2 0× 3 3 2 2 0 1× 1 2 0 1 1 7× 0 1 7 0 1

7

0

采用最佳置换算法，只发生了6次页面 置换，发生了9次缺页中断。缺页率=9/2117

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2、先进先出页面置换算法(FIFO) 这是最早出现的置换算法，这种算 法总是淘汰最先进入内存的页面，选 择在

内存中驻留时间最久的页面予以淘 汰。

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采用FIFO算法进行页面置换时的情况。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 1 7 0 1 7 7 0 7 2× 2 2 4× 4 4 0× 0 0 7× 7 7 0 0 3× 3 3 2× 2 2 1× 1 1 0× 0 1 1 1 0× 0 0 3× 3 3 2× 2 2 1× 3 4 5 6 7 8 9 10 11-13 14 15-18 19 20 21

1

2

一共发生了12次页面置换，比最佳置换算法多 了1倍。缺页率15/21=3/4,15次页面中断。19

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FIFO是根据各个页面调入内存的时间来 选择被淘汰页面，但页面调入的先后并不

能反映页面的使用情况。FIFO算法只是在按线性顺序访问地址 空间才是理想的。未考虑到程序的动态特性。 可能引起异常。20

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先进先出置换算法的一个异常现象： 对于一些特定的页面访问序列，先进先出置换算法有随着 分给的页架数增加，缺页频率也增加的异常现象。页面访问序列 A B C A B C A B 九次缺页 A + + + 页面访问序列 十次缺页 A B C D A B C A B A + + + + D D E A C C D E B B C D A A B C + + B A E D + C D E B C D A B C E A B + + +21

D A D A C D B C + +

B B A D +

E E B A +

A B C D E E E C D D B B E C C A A B E E + +

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vqej.html