1、v 編輯編輯編譯編譯鏈接鏈接裝入裝入運行運行v 圖圖4.14.1v 1 1、絕對裝入：、絕對裝入： 編譯后，裝入前已產(chǎn)生了絕對地址（內(nèi)存地址），裝編譯后，裝入前已產(chǎn)生了絕對地址（內(nèi)存地址），裝入時不再作地址重定位。入時不再作地址重定位。 絕對地址的產(chǎn)生：（絕對地址的產(chǎn)生：（1 1）由編譯器完成，（）由編譯器完成，（2 2）由程序）由程序員編程完成。員編程完成。 對（對（1 1）而言，編程用符號地址。）而言，編程用符號地址。v 2 2、可重定位裝入；、可重定位裝入； 靜態(tài)重定位：裝入時完成，主要工作是對相對地址中靜態(tài)重定位：裝入時完成，主要工作是對相對地址中的指令和數(shù)據(jù)地址的調(diào)整過程，例：圖的指

2、令和數(shù)據(jù)地址的調(diào)整過程，例：圖4 42 2 問題：問題： 如何知道哪些位置需調(diào)整？如何知道哪些位置需調(diào)整？ 鏈接時產(chǎn)生可裝入模塊的具體功能鏈接時產(chǎn)生可裝入模塊的具體功能? ?0100025005000LOAD 1, 2500LOAD 1, 250036536510000110001250015000作業(yè)地址空間作業(yè)地址空間內(nèi)存空間內(nèi)存空間圖圖4-2v 3.3.動態(tài)運行時裝入動態(tài)運行時裝入 在裝入后不能移動，在裝入后不能移動， 該情況一般在執(zhí)行時才完成相對該情況一般在執(zhí)行時才完成相對絕對地址的轉(zhuǎn)換絕對地址的轉(zhuǎn)換且有硬件的支持且有硬件的支持, ,能保證進(jìn)程的可移動性。能保證進(jìn)程的可移動性。v 1

3、1、靜態(tài)鏈接、靜態(tài)鏈接 a a對相對地址的修改對相對地址的修改 b b變換外部調(diào)用符號變換外部調(diào)用符號v 2 2、裝入時動態(tài)鏈接、裝入時動態(tài)鏈接 a.a.便于修改和更新便于修改和更新 b.b.便于實現(xiàn)對目標(biāo)模塊的共享便于實現(xiàn)對目標(biāo)模塊的共享v 3 3、運行時動態(tài)鏈接、運行時動態(tài)鏈接模塊模塊A ACALL B;CALL B;RETURNRETURN模塊模塊B BCALL C;CALL C;RETURNRETURN模塊模塊C CRETURNRETURN0 0L-1L-10 0M-1M-10 0N-1N-1(a)(a)目標(biāo)模塊目標(biāo)模塊模塊模塊A AJSR L;JSR L;RETURNRETURN模塊

4、模塊B BJSR L+M;JSR L+M;RETURNRETURN模塊模塊C CRETURNRETURN0 0L-1L-1L LL+M-1L+M-1L+ML+ML+M+N-1L+M+N-1(b)(b)裝入模塊裝入模塊v 單一連續(xù)分配單一連續(xù)分配 用于單用戶，單任務(wù)中用于單用戶，單任務(wù)中v 分區(qū)式分配分區(qū)式分配 固定式固定式 可變式可變式 可重定位分區(qū)分配可重定位分區(qū)分配 v 特點：有特點：有n n個分區(qū)，則可同時裝入個分區(qū)，則可同時裝入n n個作業(yè)個作業(yè)/ /任務(wù)。任務(wù)。v 一、分區(qū)大小：一、分區(qū)大小： 相等相等: : 不相等：不相等利用率更高。不相等：不相等利用率更高。v 二、內(nèi)存分配：二、

5、內(nèi)存分配： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 將分區(qū)按大小排序，并將其地址、分配標(biāo)識作記錄將分區(qū)按大小排序，并將其地址、分配標(biāo)識作記錄 例：例：dosdos的的MCBMCBv 三、特點：三、特點： 簡單，有碎片（內(nèi)零頭）簡單，有碎片（內(nèi)零頭）分區(qū)號分區(qū)號 大小（大小（K)起址（起址（K）狀態(tài)狀態(tài)11220已分配已分配23232已分配已分配36464已分配已分配4128128已分配已分配操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)作業(yè)作業(yè)A A作業(yè)作業(yè)B B作業(yè)作業(yè)C C24K32K64K128K256K分配情況分配情況v 一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1 1 空閑分區(qū)表空閑分區(qū)表2 2 空閑分區(qū)鏈空閑分區(qū)鏈前向指前向指針針N N個字節(jié)可用個字

6、節(jié)可用后向指后向指針針N+2N+2N+2N+20 0（分配（分配標(biāo)識）標(biāo)識）0 0v 二、分配算法二、分配算法1 1 首次適應(yīng)算法首次適應(yīng)算法FFFF。 要求：分區(qū)按低址要求：分區(qū)按低址高址鏈接高址鏈接 特點：找到第一個大小滿足的分區(qū)，劃分。有外零頭，特點：找到第一個大小滿足的分區(qū)，劃分。有外零頭，低址內(nèi)存使用頻繁。低址內(nèi)存使用頻繁。2 2 循環(huán)首次適應(yīng)算法。循環(huán)首次適應(yīng)算法。 從從1 1中上次找到的空閑分區(qū)的下一個開始查找。中上次找到的空閑分區(qū)的下一個開始查找。 特點：空閑分區(qū)分布均勻，提高了查找速度；缺乏大特點：空閑分區(qū)分布均勻，提高了查找速度；缺乏大的空閑分區(qū)。的空閑分區(qū)。3 3 最佳適

7、應(yīng)算法最佳適應(yīng)算法 分區(qū)按大小遞增排序；分區(qū)釋放時需插入到適當(dāng)位置。分區(qū)按大小遞增排序；分區(qū)釋放時需插入到適當(dāng)位置。v 三、分區(qū)分配三、分區(qū)分配1 1 分配：圖分配：圖4-64-62 2 回收：回收： （1 1）上鄰空閑區(qū)：合并，改大小）上鄰空閑區(qū)：合并，改大小 （2 2）下鄰空閑區(qū)：合并，改大小，首址。）下鄰空閑區(qū)：合并，改大小，首址。 （3 3）上、下鄰空閑區(qū)：合并，改大小。）上、下鄰空閑區(qū)：合并，改大小。 （4 4）不鄰接，則建立一新表項。）不鄰接，則建立一新表項。F1F1回收區(qū)回收區(qū)回收區(qū)回收區(qū)F2F2F1F1回收區(qū)回收區(qū)F2F24-7 4-7 內(nèi)存回收時的情況內(nèi)存回收時的情況v 1.

8、1.動態(tài)重定位的引入動態(tài)重定位的引入 連續(xù)式分配中，總量大于作業(yè)大小的多個小分連續(xù)式分配中，總量大于作業(yè)大小的多個小分區(qū)不能容納作業(yè)。區(qū)不能容納作業(yè)。 緊湊緊湊 通過作業(yè)移動將原來分散的小分區(qū)拼接成一通過作業(yè)移動將原來分散的小分區(qū)拼接成一個大分區(qū)。個大分區(qū)。 作業(yè)的移動需重定位。是動態(tài)（因作業(yè)已經(jīng)作業(yè)的移動需重定位。是動態(tài)（因作業(yè)已經(jīng)裝入）裝入）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)用戶程序用戶程序1 110kb10kb用戶程序用戶程序3 330kb30kb用戶程序用戶程序6 614kb14kb用戶程序用戶程序9 926kb26kb操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)用戶程序用戶程序1 1用戶程序用戶程序3 3用戶程序用戶程序6 6用

9、戶程序用戶程序9 9load 1,2500load 1,2500365365load 1,load 1,250025003653650 0100100250025005000500025002500100001000010000100001010010100+ +12500125001500015000作業(yè)作業(yè)J J處理機(jī)一側(cè)處理機(jī)一側(cè)存儲器一側(cè)存儲器一側(cè)重定位寄存器重定位寄存器相對地址相對地址v 1 1 對換的引入對換的引入 將阻塞進(jìn)程，暫時不用的程序，數(shù)據(jù)換出。將阻塞進(jìn)程，暫時不用的程序，數(shù)據(jù)換出。 將具備運行條件的進(jìn)程換入。將具備運行條件的進(jìn)程換入。 類型：類型： 整體對換：進(jìn)程對換，解

10、決內(nèi)存緊張整體對換：進(jìn)程對換，解決內(nèi)存緊張 部分對換：頁面對換部分對換：頁面對換/ /分段對換：提供虛存支持分段對換：提供虛存支持v 2 2 對換空間的管理對換空間的管理 外存外存 對換區(qū)對換區(qū)比比文件區(qū)文件區(qū)側(cè)重于對換速度。側(cè)重于對換速度。 因此，對換區(qū)一般采用連續(xù)分配。采用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和因此，對換區(qū)一般采用連續(xù)分配。采用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和分配回收類似于可變化分區(qū)分配。分配回收類似于可變化分區(qū)分配。v 3 3 換出與換入換出與換入 一、換出一、換出 1 1選出被換出進(jìn)程：選出被換出進(jìn)程：因素：優(yōu)先級，駐留時間，進(jìn)程狀態(tài)因素：優(yōu)先級，駐留時間，進(jìn)程狀態(tài) 2 2換出過程：換出過程：對于共享段：計數(shù)減對于共享

11、段：計數(shù)減1 1， 是是0 0則換出，否則不換則換出，否則不換修改修改PCBPCB和和MCBMCB（或內(nèi)存分配表）（或內(nèi)存分配表） 二、換入：二、換入： 1 1選擇換入進(jìn)程：優(yōu)先級，換出時間等。選擇換入進(jìn)程：優(yōu)先級，換出時間等。 2 2申請內(nèi)存。申請內(nèi)存。 3 3換入換入v 連續(xù)分配引起連續(xù)分配引起: :碎片碎片v 碎片問題的解決：緊湊方式消耗系統(tǒng)開銷。碎片問題的解決：緊湊方式消耗系統(tǒng)開銷。v 離散分配離散分配 分頁、分段、段頁分頁、分段、段頁v 1.1.頁面頁面 頁面和物理塊：邏輯空間和內(nèi)存空間頁面和物理塊：邏輯空間和內(nèi)存空間 由機(jī)器的地址結(jié)構(gòu)決定由機(jī)器的地址結(jié)構(gòu)決定 頁太大，頁內(nèi)碎片大。頁

12、太大，頁內(nèi)碎片大。 頁太小：頁表可能很長，換入頁太小：頁表可能很長，換入/ /出效率低出效率低v 2.2.地址結(jié)構(gòu)地址結(jié)構(gòu)13 3112 1112 110 0 邏輯地址邏輯地址A A；頁大小；頁大小L(L(設(shè)為設(shè)為1024)1024)；頁內(nèi)偏移；頁內(nèi)偏移d dd=A mod Ld=A mod L如：如： A A2170B. 2170B. 則則P=2, d=122 P=2, d=122 頁號頁號P P 位移位移W W 0 0頁頁1 1頁頁2 2頁頁3 3頁頁4 4頁頁5 5頁頁n n頁頁0 02 21 13 32 26 63 38 84 49 95 50 01 12 23 34 45 56 67

13、 78 89 9用戶程序用戶程序頁表頁表頁號頁號塊號塊號內(nèi)存內(nèi)存v 完成：邏輯頁號完成：邏輯頁號物理塊號的映射，由頁表完成。物理塊號的映射，由頁表完成。v 一、基本地址變換機(jī)構(gòu)：一、基本地址變換機(jī)構(gòu)： 越界保護(hù)越界保護(hù) 每個進(jìn)程對應(yīng)一頁表，其信息（如長度、始址）放在每個進(jìn)程對應(yīng)一頁表，其信息（如長度、始址）放在PCBPCB中，執(zhí)行時將其首地址裝入中，執(zhí)行時將其首地址裝入頁表寄存器頁表寄存器。v 不具快表，則需兩次訪問內(nèi)存。不具快表，則需兩次訪問內(nèi)存。（ （1 1）訪頁表）訪頁表（ （2 2）得到絕對地址內(nèi)容）得到絕對地址內(nèi)容v 有快表，速度提高。有快表，速度提高。v 快表貴，不能太多。快表貴，

14、不能太多。 例：有一頁式系統(tǒng)，其頁表存放在主存中：例：有一頁式系統(tǒng)，其頁表存放在主存中： 如果對主存的一次存取需要如果對主存的一次存取需要1.5 1.5 s,s,試問實試問實現(xiàn)一次頁面訪問的存取時間是多少現(xiàn)一次頁面訪問的存取時間是多少? ? 如果系統(tǒng)加有快表如果系統(tǒng)加有快表, ,平均命中率為平均命中率為85%,85%,當(dāng)頁表當(dāng)頁表項在快表中時項在快表中時, ,其查找時間忽略為其查找時間忽略為0, 0, 試試問此時問此時的存取時間是多少的存取時間是多少? ?答：若頁表存放在主存中，則要實現(xiàn)一次頁面訪問需兩次訪問答：若頁表存放在主存中，則要實現(xiàn)一次頁面訪問需兩次訪問主存：一次是訪問頁表，確定所存取

15、頁面的物理地址（稱為主存：一次是訪問頁表，確定所存取頁面的物理地址（稱為定位）。第二次才根據(jù)該地址存取頁面數(shù)據(jù)。定位）。第二次才根據(jù)該地址存取頁面數(shù)據(jù)。 頁表在主存的存取訪問時間頁表在主存的存取訪問時間 =1.5=1.5* *2=3(s)2=3(s) 增加快表后的存取訪問時間增加快表后的存取訪問時間 =0.85=0.85* *1.5+(1-0.85)1.5+(1-0.85)* *2 2* *1.5=1.725(s)1.5=1.725(s)v 頁表可能很大，將其離散存放在不同頁塊中。頁表可能很大，將其離散存放在不同頁塊中。v 建一建一“外外部部頁表頁表”來管理這些離散頁表塊。來管理這些離散頁表塊

16、。 相當(dāng)于單級相當(dāng)于單級頁表中頁表中的頁表寄存器，一般應(yīng)常駐內(nèi)存。的頁表寄存器，一般應(yīng)常駐內(nèi)存。每項記錄頁表始址，且增加存在位。每項記錄頁表始址，且增加存在位。v 6464位機(jī)器頁表一般位機(jī)器頁表一般33級，最外層頁表常駐。級，最外層頁表常駐。 v某虛擬存儲器的用戶編程空間共某虛擬存儲器的用戶編程空間共3232個頁面，每頁為個頁面，每頁為1KB1KB，內(nèi)存為，內(nèi)存為16KB16KB。假定某時刻一用戶頁表中已調(diào)入。假定某時刻一用戶頁表中已調(diào)入內(nèi)存的頁面對應(yīng)的物理塊號如下表：內(nèi)存的頁面對應(yīng)的物理塊號如下表：頁號頁號物理塊號物理塊號0 05 51 110102 24 43 37 7則邏輯地址則邏輯地

17、址0A5C0A5C（H H）所對應(yīng)的物理地址為）所對應(yīng)的物理地址為 ：125C125Cv 0A5C0A5C0000,100000,1010,0101,110010,0101,1100v 頁號為頁號為2 2，對應(yīng)塊號為，對應(yīng)塊號為4 4，有：，有：v 物理地址：物理地址：00010001，000010,0101,110010,0101,1100v 即：即：125C125Cv 即多重定位分區(qū)管理即多重定位分區(qū)管理 v 4.4.14.4.1引入引入 每個段可有其邏輯意義及功能，使得便于每個段可有其邏輯意義及功能，使得便于 （1 1）方便編程；）方便編程； （2 2）分段共享；）分段共享； （3 3）

18、分段保護(hù)；）分段保護(hù)； （4 4）動態(tài)鏈接；）動態(tài)鏈接； （5 5）動態(tài)增長；（如數(shù)據(jù)段的增長）動態(tài)增長；（如數(shù)據(jù)段的增長）v 分段分段 對用戶而言，分段是對用戶而言，分段是2 2維的。維的。 段號段號+ +段內(nèi)地址。段內(nèi)地址。v 段表：段表： 邏輯段邏輯段mapmap物理段物理段v 地址變換機(jī)構(gòu)：地址變換機(jī)構(gòu)：圖圖4 41616，4 41717v 分頁與分段：分頁與分段：（ （1 1）頁是信息的物理單位，段是邏輯單位）頁是信息的物理單位，段是邏輯單位（ （2 2）頁長度固定，段長度不固定（由用戶指定）頁長度固定，段長度不固定（由用戶指定）（ （3 3）一維與二維）一維與二維 v 段式系統(tǒng)易于

19、共享段式系統(tǒng)易于共享 例：圖例：圖4-184-18及及4-194-19 分頁與分段共享比較分頁與分段共享比較 可重入碼（純代碼）可重入碼（純代碼） 各個進(jìn)程應(yīng)保留局部數(shù)據(jù)區(qū)各個進(jìn)程應(yīng)保留局部數(shù)據(jù)區(qū)ed1ed2ed40data1data102122606170ed1ed2ed40data1data10data1data10進(jìn)程進(jìn)程1進(jìn)程進(jìn)程2頁表頁表頁表頁表ed1ed2ed40data1data102122607180主存分頁系統(tǒng)中共享分頁系統(tǒng)中共享editoreditordata1editordata2段長段長基址基址1608040240段長段長基址基址1608040380editordata

20、1data2v 分頁優(yōu)點：提高內(nèi)存利用率分頁優(yōu)點：提高內(nèi)存利用率v 分段優(yōu)點：方便用戶，易于共享，保護(hù)，動態(tài)鏈接。分段優(yōu)點：方便用戶，易于共享，保護(hù)，動態(tài)鏈接。v 一、段頁式系統(tǒng)基本原理一、段頁式系統(tǒng)基本原理 圖圖4-20 4-20 圖圖4-214-21 段號段號+ +段內(nèi)頁號段內(nèi)頁號+ +頁內(nèi)地址頁內(nèi)地址 注意：注意： 對用戶而言，仍然是二維編址。對用戶而言，仍然是二維編址。 對系統(tǒng)而言，則是三維編址對系統(tǒng)而言，則是三維編址 v 二、地址變換二、地址變換 圖圖4-224-22 三次訪內(nèi)存操作，為提高速度，在地址變換機(jī)構(gòu)三次訪內(nèi)存操作，為提高速度，在地址變換機(jī)構(gòu)中增設(shè)一高速緩沖寄存器（中增設(shè)一

21、高速緩沖寄存器（CacheCache）v 4.5.1 4.5.1 引入引入.1 1.常規(guī)存儲管理的特征：常規(guī)存儲管理的特征： 一次性（指全部裝入）、一次性（指全部裝入）、 駐留性（指駐留在內(nèi)存不換出）駐留性（指駐留在內(nèi)存不換出）、2 2 局部性原理、局部性原理 時間局部性：如循環(huán)執(zhí)行時間局部性：如循環(huán)執(zhí)行 空間局部性：如順序執(zhí)行。空間局部性：如順序執(zhí)行。、3 3 虛擬存貯器、虛擬存貯器 具有請求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對內(nèi)具有請求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對內(nèi)存容量進(jìn)行擴(kuò)充的一種存儲系統(tǒng)。存容量進(jìn)行擴(kuò)充的一種存儲系統(tǒng)。 實質(zhì)：以時間換空間，但時間犧牲不大。實質(zhì)：以時間換空間，但時間犧

22、牲不大。 虛擬大小由虛擬大小由_決定。決定。v 需要動態(tài)重定位需要動態(tài)重定位v 一、請求分頁系統(tǒng)一、請求分頁系統(tǒng) 以頁為單位轉(zhuǎn)換以頁為單位轉(zhuǎn)換 需硬件：需硬件：（1 1）請求分頁的頁表機(jī)制）請求分頁的頁表機(jī)制（2 2）缺頁中斷）缺頁中斷（3 3）地址變換機(jī)構(gòu)）地址變換機(jī)構(gòu) 需實現(xiàn)請求分頁機(jī)制的軟件（置換軟件等）需實現(xiàn)請求分頁機(jī)制的軟件（置換軟件等）v 二、請求分段系統(tǒng)二、請求分段系統(tǒng) 以段為單位轉(zhuǎn)換以段為單位轉(zhuǎn)換: :（1 1）請求分段的段表結(jié)構(gòu)）請求分段的段表結(jié)構(gòu)（2 2）缺段中斷）缺段中斷（3 3）地址變換機(jī)構(gòu)）地址變換機(jī)構(gòu) 需實現(xiàn)請求分段機(jī)制的軟件（置換軟件等）需實現(xiàn)請求分段機(jī)制的軟件（

23、置換軟件等）v 1 1離散性：部分裝入離散性：部分裝入（若連續(xù)則不可能提供虛存），無法支持大（若連續(xù)則不可能提供虛存），無法支持大作業(yè)小內(nèi)存運行作業(yè)小內(nèi)存運行v 2 2多次性：局部裝入，多次裝入。多次性：局部裝入，多次裝入。v 3 3對換性：對換性：v 4 4虛擬性虛擬性. .v4.6.1 4.6.1 請求分頁中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及硬件支持請求分頁中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及硬件支持一、頁表機(jī)制一、頁表機(jī)制頁表項：頁表項：二、缺頁中斷機(jī)構(gòu)：可在指令執(zhí)行期間產(chǎn)生（如圖二、缺頁中斷機(jī)構(gòu)：可在指令執(zhí)行期間產(chǎn)生（如圖4-234-23）轉(zhuǎn)入缺頁中斷處理程序。轉(zhuǎn)入缺頁中斷處理程序。三、地址變換機(jī)構(gòu)三、地址變換機(jī)構(gòu)比較簡單分頁機(jī)

24、制，增加了中斷處理，比較簡單分頁機(jī)制，增加了中斷處理，圖圖4.244.24頁號頁號物理塊物理塊號號狀態(tài)位狀態(tài)位P P訪問字訪問字段段A A修改位修改位M M外存地外存地址址v一、最小物理塊數(shù)一、最小物理塊數(shù)不同的作業(yè)要求不同。不同的作業(yè)要求不同。如：允許間接尋址：則如：允許間接尋址：則至少要求至少要求3 3個物理塊。個物理塊。MovMov A, B A, B v 二、頁面分配和置換策略。二、頁面分配和置換策略。1 1 固定分配局部置換。固定分配局部置換。 缺點：難以確定固定分配的頁數(shù)缺點：難以確定固定分配的頁數(shù).(.(少：置換少：置換率高率高 多：浪費多：浪費) ).2 2.可變分配全局置換可

25、變分配全局置換.3 3.可變分配局部置換可變分配局部置換 根據(jù)進(jìn)程的缺頁率進(jìn)行頁面數(shù)調(diào)整，進(jìn)程之根據(jù)進(jìn)程的缺頁率進(jìn)行頁面數(shù)調(diào)整，進(jìn)程之間相互不會影響。間相互不會影響。v 1 1平均分配算法平均分配算法v 2 2按進(jìn)程大小比例分配算法：按進(jìn)程大小比例分配算法：v 3 3考慮優(yōu)先權(quán)分配算法考慮優(yōu)先權(quán)分配算法 mssbiiniiss1v 1.1.調(diào)入時機(jī)：調(diào)入時機(jī)： 預(yù)調(diào)：（根據(jù)空間局部性）預(yù)調(diào)：（根據(jù)空間局部性） 目前：成功率目前：成功率5050 請求調(diào)：較費系統(tǒng)開銷請求調(diào)：較費系統(tǒng)開銷 各有優(yōu)劣各有優(yōu)劣v 2 2從何處調(diào)頁：從何處調(diào)頁： 對換區(qū)：修改過的頁被換出時入對換區(qū)，對換區(qū)：修改過的頁被換

26、出時入對換區(qū)， 快快 文件區(qū)：文件區(qū)：稍慢稍慢 對共享頁，應(yīng)判斷其是否在內(nèi)存區(qū)。對共享頁，應(yīng)判斷其是否在內(nèi)存區(qū)。v 3.3.頁面調(diào)入過程頁面調(diào)入過程v 目的：減少對換量，提高系統(tǒng)性能目的：減少對換量，提高系統(tǒng)性能 v 4.7.1 4.7.1 最佳置換算法和先進(jìn)先出算法最佳置換算法和先進(jìn)先出算法 一、最佳置換算法（理論上的）一、最佳置換算法（理論上的）v 目的：減少對換量，提高系統(tǒng)性能目的：減少對換量，提高系統(tǒng)性能 v 4.7.1 4.7.1 最佳置換算法和先進(jìn)先出算法最佳置換算法和先進(jìn)先出算法 二、二、FIFOFIFOv 一、算法描述一、算法描述 將將“最近的過去最近的過去”，作為，作為“最近

27、的將來最近的將來”。圖圖4-274-27v 二、二、LRULRU算法的硬件支持：（用來記錄誰最近最久未訪問）算法的硬件支持：（用來記錄誰最近最久未訪問）1 1 位移寄存器：（定時右移）位移寄存器：（定時右移）R=RR=Rn-1n-1R R0 0圖圖4-284-28v 2 2棧：棧： 當(dāng)進(jìn)程訪問某頁時，將其移出壓入當(dāng)進(jìn)程訪問某頁時，將其移出壓入“棧頂棧頂”，“棧底棧底”換出。換出。圖圖4-294-29v 一、簡單算法：一、簡單算法： 設(shè)一訪問位：設(shè)一訪問位：圖圖4-304-30 循環(huán)掃描，每次掃描時將訪問位復(fù)位。循環(huán)掃描，每次掃描時將訪問位復(fù)位。v 二、改進(jìn)：二、改進(jìn)：A=0; M=0A=0;

28、M=0v 一、最少使用（是頻率）一、最少使用（是頻率） 與與LRULRU類似（記錄訪問次數(shù)），設(shè)置一個訪問計數(shù)器。類似（記錄訪問次數(shù)），設(shè)置一個訪問計數(shù)器。v 二、頁面緩沖算法：二、頁面緩沖算法： 特點：淘汰的頁只是修改標(biāo)志；若頁被修改過，則在特點：淘汰的頁只是修改標(biāo)志；若頁被修改過，則在欲復(fù)蓋它時回寫，否則成批回寫。欲復(fù)蓋它時回寫，否則成批回寫。 在欲重訪問該頁時，若頁換出則只需修改標(biāo)志。在欲重訪問該頁時，若頁換出則只需修改標(biāo)志。v 補充：補充：8038680386的頁描述的頁描述。v 段表：段表：v 段名段名 段長段長 段基址段基址 存取方式存取方式 訪問字段訪問字段A A 修改字段修改字

29、段M M 存在位存在位P P 增補位增補位 外存起址外存起址v 二、缺段中斷機(jī)構(gòu)：二、缺段中斷機(jī)構(gòu)： 段不定長，處理起來比缺頁中斷復(fù)雜。段不定長，處理起來比缺頁中斷復(fù)雜。圖圖4.314.31v 三、地址變換機(jī)構(gòu)三、地址變換機(jī)構(gòu) 圖圖4.324.32v 一、共享段表：（整個系統(tǒng)一張）一、共享段表：（整個系統(tǒng)一張） 圖圖4.334.33.1 1.共享進(jìn)程計數(shù)。共享進(jìn)程計數(shù)。.2 2.存取控制字段。存取控制字段。.3 3.段號：不同的進(jìn)程可以使用不同的段號去共享段號：不同的進(jìn)程可以使用不同的段號去共享段。段。段名段名段長段長內(nèi)存地內(nèi)存地址址狀態(tài)狀態(tài)外存地外存地址址共享進(jìn)程計數(shù)共享進(jìn)程計數(shù)狀態(tài)狀態(tài)進(jìn)程

30、名進(jìn)程名進(jìn)程號進(jìn)程號段號段號存取控存取控制制v 二、共享段的分配與回收二、共享段的分配與回收.1 1.分配：分配： 第一次訪問：分配內(nèi)存，（第一次訪問：分配內(nèi)存，（1 1）增加共享段表；）增加共享段表；（2 2）修改進(jìn)程段表。）修改進(jìn)程段表。 第二次訪問：（第二次訪問：（1 1）修改共享段表；（）修改共享段表；（2 2）修改進(jìn)）修改進(jìn)程段表。程段表。.2 2.回收：回收： （1 1）count=0 count=0 （2 2）count0count0三、分段保護(hù)三、分段保護(hù).1 1.越界檢查越界檢查 段號越界檢查。段號越界檢查。 段內(nèi)偏移越界檢查。段內(nèi)偏移越界檢查。.2 2.存取控制檢查。存取控

31、制檢查。 R R；R/WR/W；E E.3 3.環(huán)保護(hù)機(jī)構(gòu)環(huán)保護(hù)機(jī)構(gòu) （1 1）內(nèi)環(huán)可訪問外環(huán)數(shù)據(jù)；）內(nèi)環(huán)可訪問外環(huán)數(shù)據(jù)； （2 2）外環(huán)可請求內(nèi)環(huán)服務(wù)。）外環(huán)可請求內(nèi)環(huán)服務(wù)。v實現(xiàn)實現(xiàn)LRULRU算法和算法和FIFOFIFO算法算法v要求要求 給出任意的輸入流、計算失效率。給出任意的輸入流、計算失效率。 輸入流長度、輸入流長度、cachecache尺寸可定制。尺寸可定制。 測試：測試： CacheCache5 5， 從從0 09 9可數(shù)字的任意排序，長度為可數(shù)字的任意排序，長度為3030。 例如：例如：12568,36536,56892,70495,36745,8734512568,3653

32、6,56892,70495,36745,87345v 虛地址：程序中的地址，如虛地址：程序中的地址，如 MOVE REG, 2000MOVE REG, 2000v 內(nèi)存管理單元（內(nèi)存管理單元（MMUMMU）：完成地址轉(zhuǎn)換（圖）：完成地址轉(zhuǎn)換（圖4.14.1）v 虛擬地址空間：二維：虛擬地址空間：二維：16k16k* *4G=64T4G=64T（LDT 8K LDT 8K GDT 8KGDT 8K）v 線性地址空間線性地址空間: : 一維：一維：4G4Gv 物理地址空間物理地址空間: : 一維：一維：4G4G選擇子偏移量：段機(jī)制313101500頁機(jī)制310線性地址物理地址v 段基地址段基地址v

33、 段界限段界限v 段屬性段屬性v 以上三者存儲在段描述符表中以上三者存儲在段描述符表中G G：粒度位，：粒度位，0 0時，段長表示段格式的字節(jié)長度，即一個段最長可達(dá)時，段長表示段格式的字節(jié)長度，即一個段最長可達(dá)1M1M字節(jié)；字節(jié)；1 1時，段長表示段格式以時，段長表示段格式以4K4K字節(jié)為一頁的頁目錄數(shù)，即一個字節(jié)為一頁的頁目錄數(shù)，即一個段最長可達(dá)段最長可達(dá)1M1M* *4K=4G4K=4GD D：表示缺省操作數(shù)的大小，：表示缺省操作數(shù)的大小，=0=0操作數(shù)為操作數(shù)為1616位。位。1 1為為3232位位v P:P:存在位。描述段是否在內(nèi)存存在位。描述段是否在內(nèi)存v S:S:表示該段是系統(tǒng)段（表示該段是系統(tǒng)段（0 0）還是用戶段（）還是用戶段（1 1）v DPL:DPL:該段的特權(quán)級該段的特權(quán)級v 類型：數(shù)據(jù)段還是代碼段類型：數(shù)據(jù)段還是代碼段v A:A:該段是否被訪問該段是否被訪問v 3 3位位: :為為0 0表示數(shù)據(jù)段，表示數(shù)據(jù)段，1 1表示代碼段表示代碼段v W:W:為為0 0表示不可寫，為表示不可寫，為1 1表示可寫表示可寫v R:R:該段可讀否該段可