操作系统 国家精品课程配套教材 教学课件 罗宇 文艳军 5.2虚存.ppt

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1、第十二讲虚存目的与要求:了解虚存管理.重点与难点:虚存管理系统内存访问过程作业:325.7.1虚存的基本思想5.3虚存管理目的：提供用户进程一个巨大的虚拟存储空间.手段：利用外存(磁盘)实现此虚空间.系统为进程提供一个比物理内存大得多的虚拟存储空间，虚拟空间大小不受物理内存大小的限制。虚拟空间的容量由系统的有效地址长度决定。假设地址长度为32，按字节寻址，则虚拟存储空间大小为232个字节。实现该虚空间的基本方法是：在分页式管理的基础上，仅将进程的一部分页放于主存。页表项中注明该页是否在主存。程序执行时，如果访问的页不存主存，根据页表项的指示，将其从外存调入主存，

2、如果此时无可用的内存空间，则先淘汰若干页帧。内存进程虚存(进程页表表示)外存交换区外存执行文件页式虚存示意交换区（SWAP）：进程刚建立时，页面所在辅存即程序文件所在的辅存位置。但程序文件中一般包含有程序的二进制目标码及数据初始值和初值为0的工作区。后两者在回写时不能写入程序文件，因此引入了交换区，在需要让其让出内存时将写入交换区中。一、页表项结构:合法位修改位页类型保护码外存块号页帧号合法位：置上表示该页在内存.修改位：置上表示该页被修改过，在释放或淘汰时应写回外存。页类型：零页时：表示该页在分配物理页帧时应清0页帧空间;回写swap区页时:表示回写swap区

3、。保护码：R、W、E保护说明。外存块号：该页所在外存的块号。页帧号：当合法位置上时代表该页所在内存的页帧号。5.7.2页式虚存管理二、页表建立分配pid给子进程，分配PCB空间;初始化PCB（进程标识，调度信息）;分配子进程页表空间;拷贝父进程的程序区页表项，使程序共享;①部分复制父进程页表(如UNIX的fork())初始化页表方法：在进程创建时建立页表，页表项在初始时，合法位、修改位及页帧号都未置上.复制父进程的数据区和栈区，为数据区和栈区分配swap空间，复制并修改数据区和栈区页表项内容;继承父进程对其他资源的访问现场;用父进程PCB中现场区初始化子进程的现

4、场区，且保证子进程恢复现场运行从fork（）返回处开始，且fork()返回值为零;将子进程挂到就绪队列;返回子进程pid给父进程.为执行程序页面建页表项，保护码为可执行，外存块号即该页所在的文件的外存块号。（不必回写）为所有初始数据页建页表项，保护码为可读写，页类型说明成回写swap页，外存块号即该页所在文件的物理块号，待该页回写时，再分配swap区空间，改外存块号栏并清0页类型。为所有临时数据页建页表项，保护码为可读写，页类型说明成零页，外存块号栏空，当第一次访问该页时，分配页帧并清0页帧，回写时，再分配swap区空间，填外存块号栏并清0页类型。②用一个可执行

5、的文件来初始化页表。在执行虚存访问指令时,由硬件合成物理地址。首先若能在快表中获得该虚页的物理页帧号，则访问之。若要查当前进程页表，须先检查该页页表项的合法位，若置上，则从页表项中获得页帧号，否则要发一个页故障(pagefault)或叫缺页中断（例外），当缺页处理完后，重新执行访存指令.快表中的页表项都是合法页的页表项.三、硬件动态地址转换1、根据发生页故障的虚地址得到页表项；2、申请一个可用的页帧(根据所采用的替换策略可能需要引起淘汰某一页);3、检查页类型，若为零页，则将页帧清0，将页帧号填入页表项的页帧号一栏，置合法位为1。若非零页，则调用I/O子系统将外

6、存块号所指的数据读到可用页帧，将页帧号填入页表项中，合法位置1，结束.四、缺页处理当硬件执行访存指令产生一个缺页故障时进入缺页故障处理程序：五、页淘汰页淘汰可以发生在申请页帧时，而现代OS一般都定时进行页淘汰。如何选取被淘汰的页是由页面替换策略决定的，若已决定淘汰页P，则淘汰一页的主要工作有：1、查P页表项的修改位，若未修改，则清0合法位，将页帧送回空闲页帧队列。2、若已修改，则检查类型栏。3、若是零页或回写swap区页，则申请一块swap区空间，将P的外存块号置上并清0页类型。4、调用I/0子系统将页帧上的数据写到外存块号所指的外存空间。清0合法位，将页帧送回

7、空闲页帧队列。