2010年自考工學(xué)類操作系統(tǒng)原理復(fù)習(xí)資料06467

自考工學(xué)類“操作系統(tǒng)原理”復(fù)習(xí)資料(7)四、頁(yè)式存儲(chǔ)管理(領(lǐng)會(huì))1、如何分頁(yè)和分塊頁(yè)式存儲(chǔ)管理中有兩個(gè)名詞：“頁(yè)”和“塊”，其中的“塊”是針對(duì)硬件來(lái)說(shuō)的，就是把存儲(chǔ)器分成若干相等大小的區(qū)，每個(gè)區(qū)就稱為一個(gè)塊。對(duì)應(yīng)的，在程序中，邏輯地址進(jìn)行“分頁(yè)”，其大小和每個(gè)塊相一致。事實(shí)上，頁(yè)面的大小是由塊的大小自然決定的。對(duì)于程序來(lái)說(shuō)，其邏輯地址還是和原來(lái)一樣采用連續(xù)的地址。只是按照塊的位數(shù)取其前面數(shù)位做為頁(yè)號(hào).分配空間時(shí)，根據(jù)作業(yè)長(zhǎng)度可以確定它的頁(yè)面數(shù)，根據(jù)這個(gè)頁(yè)面數(shù)在主存中分配相應(yīng)的塊數(shù)，只要是空閑塊就可以放入，即使不是相鄰的。并把分配情況記在“頁(yè)表”中，根據(jù)頁(yè)表可以找到相對(duì)應(yīng)的頁(yè)號(hào)與塊號(hào)，就得出絕對(duì)地址了。2、采用頁(yè)式管理，使主存空間充分利用，頁(yè)不必為了得到連續(xù)空間而進(jìn)行移動(dòng)。可以提高系統(tǒng)效率。3、頁(yè)表的構(gòu)造與作用每個(gè)被裝入主存的作業(yè)都有一張頁(yè)表，指出該作業(yè)邏輯地址中的頁(yè)號(hào)與所占用的主存塊號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。頁(yè)表的長(zhǎng)度由作頁(yè)擁有的頁(yè)面數(shù)決定，行號(hào)對(duì)應(yīng)為頁(yè)號(hào)，行中記錄的是主存中的塊號(hào)。頁(yè)表是硬件進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換的依據(jù)，每執(zhí)行一條指令時(shí)按邏輯地址中的頁(yè)號(hào)查找頁(yè)表并轉(zhuǎn)換成絕對(duì)地址。在多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，進(jìn)入主存的每個(gè)作業(yè)都有一張頁(yè)表，由一個(gè)硬件“頁(yè)表控制寄存器”來(lái)記錄每個(gè)作業(yè)的頁(yè)表所在位置和長(zhǎng)度以便作業(yè)轉(zhuǎn)換時(shí)同時(shí)轉(zhuǎn)換頁(yè)表。4、快表的構(gòu)造與作用快表就是頁(yè)表的一部分克隆，每行中有頁(yè)號(hào)及其對(duì)應(yīng)的塊號(hào)，整個(gè)快表存放在一個(gè)小容量的高速緩存中，訪問(wèn)時(shí)快表和內(nèi)存同時(shí)進(jìn)行查找，因?yàn)榭毂硭俣群芸欤Ｓ玫捻?yè)都登記在快表中，因此可以大大加快執(zhí)行速度。5、采用頁(yè)式管理的地址轉(zhuǎn)換過(guò)程(為什么不直接用塊分配表來(lái)記錄而要用位示圖呢，因?yàn)橹鞔鎵K很多，這樣可以節(jié)省空間，提高效率。位示圖就是用一個(gè)位(0或1)來(lái)表示一個(gè)塊的使用狀態(tài)，一個(gè)字32位，可以表示32塊。按順序排列，只需一小段內(nèi)存就可以記錄主存中大量的塊狀態(tài))6、利用位示圖實(shí)現(xiàn)頁(yè)式存儲(chǔ)空間的分配和回收頁(yè)式存儲(chǔ)管理把主存空間分成大小固定的許多塊，在裝業(yè)作業(yè)時(shí)，如何知道主存中哪些塊已使用，哪些還未用，可以用位示圖來(lái)表示。塊號(hào)=字號(hào)×字長(zhǎng)+位號(hào)字號(hào)=[i/字長(zhǎng)](即塊號(hào)i除以字長(zhǎng)取整)位號(hào)=imod字長(zhǎng)(即塊號(hào)i除以字長(zhǎng)取余)。五、段式存儲(chǔ)管理(領(lǐng)會(huì))1、段式存儲(chǔ)中段的劃分段式管理是根據(jù)人們對(duì)程序中需要分段編制的要求出發(fā)而提供的。它提供給用戶編程時(shí)使用的邏輯地址由“段號(hào)”和“段內(nèi)地址”兩部分組成，其形式和頁(yè)式管理相同。但是實(shí)際上是不同的：頁(yè)式存儲(chǔ)管理提供連續(xù)邏輯地址由系統(tǒng)自動(dòng)分頁(yè)，段式存儲(chǔ)管理中的作業(yè)分段是由用戶決定的，每段獨(dú)立編程，因此段間的邏輯地址是不連續(xù)的。2、段式存儲(chǔ)空間的分配這種分配方法和可變分區(qū)管理方式的分配方法相同，所不同的是：可變分區(qū)管理方式中是為每個(gè)作業(yè)分一個(gè)區(qū)，而段式管理是為一個(gè)作業(yè)中的每個(gè)段分一個(gè)連續(xù)的空間。(段式管理更細(xì))。3、段表的構(gòu)造與作用段表由段號(hào)、本段限長(zhǎng)和起始地址三部分組成，由于每一行記錄的行號(hào)可以對(duì)應(yīng)程序的段號(hào)，因此段號(hào)實(shí)際上被省略，不占存儲(chǔ)空間。與其他管理方式一樣，段表記錄的信息用于地址轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)保護(hù)。段表的表目起到了基址/限長(zhǎng)寄存器的作用。4、段式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程如同可變分區(qū)方式的地址轉(zhuǎn)換，但是由段表的表目替代了基址/限長(zhǎng)寄存器。絕對(duì)地址=根據(jù)段號(hào)找到段表中的起始地址+段內(nèi)地址(如果段內(nèi)地址超過(guò)限長(zhǎng)則產(chǎn)生“地址越界”程序性中斷事件達(dá)到存儲(chǔ)保護(hù))多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，每個(gè)進(jìn)入主存的作業(yè)都建立了段表，因此還有一個(gè)硬件“段表控制寄存器”來(lái)記錄每個(gè)作業(yè)的段表在主存中的位置和長(zhǎng)度。六、虛擬存儲(chǔ)器(領(lǐng)會(huì))1、什么是虛擬存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器是為“擴(kuò)大”主存容量而采用的一種設(shè)計(jì)技巧，它利用作業(yè)在只裝入部分信息時(shí)就可以執(zhí)行的特性和程序執(zhí)行中表現(xiàn)出來(lái)的局部性特性，借助于大容量的輔助存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)小主存空間容納大邏輯地址空間的作業(yè)。虛擬存儲(chǔ)器的容量由計(jì)算機(jī)的地址結(jié)構(gòu)(總線位數(shù))決定。2、虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)原理它的工作原理如下：首先把作業(yè)信息保留在磁盤上，當(dāng)作業(yè)請(qǐng)求裝入時(shí)，只將其中一部分先裝入主存，作業(yè)執(zhí)行中若要訪問(wèn)的信息不在主存中，則再設(shè)法將這些信息裝入主存。3、分頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)管理是在頁(yè)式存儲(chǔ)管理的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。首先把作業(yè)信息作為副本存放在磁盤上，作業(yè)執(zhí)行時(shí)，把作業(yè)信息的部分頁(yè)面裝入主存儲(chǔ)器，作業(yè)執(zhí)行時(shí)若所訪問(wèn)的頁(yè)面已經(jīng)在主存中，則進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，得到絕對(duì)地址，否則產(chǎn)生“缺頁(yè)中斷”由操作系統(tǒng)把當(dāng)前所需的頁(yè)面裝入主存。4、常用的頁(yè)面調(diào)度算法：FIFO、LRU、LFU當(dāng)主頁(yè)中無(wú)空閑塊時(shí)，為了裝入一個(gè)頁(yè)面，就必須按某種算法將主存中某個(gè)頁(yè)調(diào)出，調(diào)入所需裝入的頁(yè)面。這就是頁(yè)面調(diào)度。常用的算法有：先進(jìn)先出調(diào)度算法(FIFO)、最近最少使用調(diào)度算法(LRU)和最近最不常用調(diào)度算法(LFU)。特別要注意掌握的就是LRU的算法，如何進(jìn)行調(diào)度。5、缺頁(yè)中斷率如果作頁(yè)執(zhí)行中訪問(wèn)頁(yè)面的總次數(shù)為A，其中有F次訪問(wèn)的頁(yè)面尚未裝入主存，則有F次缺頁(yè)中斷，f=F/A，這里的f就稱為缺頁(yè)中斷率。影響缺頁(yè)中斷的因素有：分配給作業(yè)的主存塊數(shù)——塊數(shù)n↑f↓頁(yè)面的大小——頁(yè)面大小↑f↓程序編制方法——局部化程度↑f↓頁(yè)面調(diào)度算法