分页存储管理.pptx

1、课堂回顾,分页存储管理分段存储管理,关硕 20152069,分页存储回顾,目录,目录,关键词：定义、图示、相关公式、存在问题、相关拓展,例题回顾,关键词：逻辑地址、页内地址、页面大小、页号,分段存储回顾,关键词：定义、图示、与分页的区别、越界问题,1,第 1 部分,分段存储-回顾,定义&基本原理、图示、公式、存在问题,第 1 部分-分页存储管理方式,连续分配方式会形成许多“碎片”，虽然有“紧凑”的方法将许多碎片拼接成可用的大块空间，但须付出较大开销。所以提出了“离散分配方式”允许将一个进程直接分散的装入到许多不相邻接的分区中,如果离散分配的基本单位是页，则称为分页存储管理方式；如果离散分配的基

2、本单位是段，则称为分段存储管理方式。,第 1 部分-分页存储管理方式,页表的作用：实现从页号到物理块号的地址映射,页内碎片：由于进程的最后一页经常装不满一块，而形成不可利用的碎片。页面大小应选择得适中：页面若太小会使每个进程占用较多的页面，导致进程的页表过长，占用大量内存，还会降低页面换进换出的效率。若页面较大，则会使页内碎片增大。并且页面的大小应是2的幂，通常为 512 B8 KB,第 1 部分-分页存储管理方式,地址结构,如果逻辑地址空间是2m，页面大小是2n（字节），那么逻辑地址的高m-n位是页号，低n位是页内地址（即位移量W），最多允许拥有的页面数是2m-n（页）,第 1 部分-分页存

3、储管理方式,地址变换机构,为了实现上的方便，系统中设置了一个页表寄存器。页表大多驻留在内存中，页表寄存器中存放页表在内存的起始地址和页表的长度，因为一个进程可以通过它的PCB来时时保存自己的状态，等到CPU要处理它的时候才将PCB（进程控制块）交给寄存器，所以，系统中虽然可以运行多个进程，但也只需要一个页表寄存器就可以了。,页表寄存器,step1,step2,step3,求页号和页内地址，判断是否越界,利用公式：P=(int)(A/L)；W=A%L判断越界的方法：若PM（页表长度），则产生越界中断,计算物理地址并访问内存,利用公式：E=bxL+W，得到物理地址E用得到的物理地址E去访问内存。,

4、获取块号,求P在页表中对应的项的地址：=页表起始地址F+Px页表项大小取出该表项中物理块号b的内容,第 1 部分-分页存储管理方式,注意块内地址=页内地址块的大小=页面大小,2,解决办法：引入快表提高地址变换速度。#快表存在命中率的问题#,第 1 部分-分页存储管理方式,1,效率问题,占用内存过多,解决办法：页表离散分配部分装入引入两级和多级页表减少内存的占用率。,存 在 的 问 题,原因：由于页表是存放在内存中的，这使得CPU在每存取一个数据时，都要两次访问内存。,2,第 2 部分,例题回顾,分页存储管理的地址变换，利用快表查找内存所需时间,(1)该进程总长度为多少?(2)该进程每一页在内存

5、中的起始地址?(3)给出逻辑地址:0,100,1,50,2,0,3,10(页号,页内地址)给出其对应的内存地址.,1.假定主存为64KB,分成16块.某进程有4页:0.1.2.3 分别被分配到2,4,1,6块,第 2 部分 例题回顾,（1）块大小=64/16=4KB，因为块的大小=页的大小，所以页面大小=4KB，所以总长=4*4=16（KB）（2）在内存中的起始地址=块号*块的大小页号为0的页面被装入主存的第2块，所以地址为4*2=8K页号为1的页面被装入主存的第4块，所以地址为4*4=16K页号为2的页面被装入主存的第1块，所以地址为4*1=4K页号为3的页面被装入主存的第6块，所以地址为4

6、*6=24K（3）内存地址=块号*起始地址+页内地址（位移量、页内偏移量、页偏移）所以对应的内存地址是：4K*2+100=82924K*4+50=164344K*1+0=40964K*3+10=24636,需要注意：内存地址用到的是块号，而不是页号KB和数字之间的转换块大小和页面大小、块内地址和页内地址的等值关系,第 2 部分 例题回顾,(1)不使用快表(2)使用快表，命中率分别为0%，20%，50%，80%，90%，98%，100%,（1）不用快表则访问内存两次：t=200ns（2）用快表会有两种情况，命中和没有命中，t命中=120ns，t没有命中=220ns，所以 0%t=220ns 50

7、%t=0.5*120+0.5*220=170ns 80%t=0.8*120+0.2*220=140ns 90%t=0.9*120+0.1*220=130ns 98%t=0.98*120+0.02*220=122ns 100%t=120ns,需要注意：分析（2）时，要考虑命中和没有命中这两个情况的时间，再根据命中率进行运算。,3,第 3 部分,分段存储-回顾,定义，与分页比较，基本原理，地址变换等,分段存储,离散分配的基本单位是段,可以满足一下的用户需求：1、方便编程2、信息共享3、信息保护4、动态增长5、动态链接,第 3 部分 分段存储管理方式,利用分段存储实现地址映射,分段存储的地址变换,两

8、者都采用离散分配方式，且都要通过地址映射机构来实现地址变换。,相似之处,（1）页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减内存的外零头，提高内存的利用率；段则是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息，分段的目的是为了能更好地满足用户的需要（2）页的大小固定且由系统决定，段的长度不固定。（3）分页的作业地址空间是一维的，即单一的线性地址空间；而分段的作业地址空间则是二维的。,不同之处,与分页存储管理方式的比较,第 3 部分 分段存储管理方式,1,每段分配一个连续的分区，进程中的各个段可以离散地分配到内存中不同的分区中。,每个段从0开始编址，采用一 段连续的地址空间。,程序地址空间

9、按其内在逻辑关系划分成若干个相对独立的段，如主程序段、子程序段、数据段及堆栈段等。,第 3 部分 分段存储管理方式,分段系统的基本原理分段,第 3 部分 分段存储管理方式,分段系统的基本原理段表,分段存储管理系统,动态分配方式,系统为整个进程分配一个连续的内存空间,为每个分段分配一个连续的分区，而进程中的各个段可以离散地移入内存不同的分区中。,为了能从物理内存中找出每个逻辑段所对应的位置，引入段表段表：实现逻辑段到物理内存区的映射。,第 3 部分 分段存储管理方式,31 16 15 0,在该地址结构中，允许一个作业最长有64K个段，每个段的最大长度为64KB。,分段系统的基本原理地址变换机构,第 3 部分 分段存储管理方式,分段系统的基本原理地址变换机构,在进行地址变换时，系统将逻辑地址中的段号S与段表长度TL进行比较。若STL，表示段号太大。访问越界，于是产生越界中断信号；若未越界，则根据段表的起始地址和该段的段号+段内地址从而到的要访问的内存物理地址。,谢谢,