請求分頁存儲管理
❶ 操作系統里的請求頁式存儲管理的優缺點
具有段式和頁式管理的優點。但是系統的復雜性和開銷也隨之增加。
必須要採用聯想寄存器才能提高CPU的訪內速度。
段式與頁式的比較
段式：
分段由用戶設計自己劃分，每段對應的程序模塊，有完整的邏輯意義
段面是信息的邏輯單位便於段的共享，執行時按需動態鏈接裝入
段長不等，可動態裝入，有利於新數據的增長
二維地址空間：段名、段中地址；段號、段內單元號
管理形式上象頁式，但概念不同
頁式：
分頁用戶看不見，由操作系統為內存管理劃分
頁面是信息的物理單位。頁一般不能共享頁面大小相同，位置不能動態增加
一維地址空間
往往需要多次缺頁中斷才能把所需的信息完整地調入內存。
❷ 分頁存儲管理的基本思想
分頁式存儲管理的基本原理：採用分頁存儲器允許把一個作業存放到若干不相鄰的分區中，既可免去移動信息的工作，又可盡量減少主存的碎片。分頁式存儲管理的基本原理如下：
1、 頁框：物理地址分成大小相等的許多區，每個區稱為一塊；
2、址分成大小相等的區，區的大小與塊的大小相等，每個稱一個頁面。
3、 邏輯地址形式：與此對應，分頁存儲器的邏輯地址由兩部分組成，頁號和單元號。邏輯地址格式為
頁號 單元號（頁內地址）
採用分頁式存儲管理時，邏輯地址是連續的。所以，用戶在編製程序時仍只須使用順序的地址，而不必考慮如何去分頁。
4、頁表和地址轉換：如何保證程序正確執行呢？採用的辦法是動態重定位技術，讓程序的指令執行時作地址變換，由於程序段以頁為單位，所以，我們給每個頁設立一個重定位寄存器，這些重定位寄存器的集合便稱頁表。頁表是操作系統為每個用戶作業建立的，用來記錄程序頁面和主存對應頁框的對照表，頁表中的每一欄指明了程序中的一個頁面和分得的頁框的對應關系。絕對地址=塊號*塊長+單元號
以上從拓撲結構角度分析了對稱式與非對稱式虛擬存儲方案的異同,實際從虛擬化存儲的實現原理來講也有兩種方式;即數據塊虛擬與虛擬文件系統.
數據塊虛擬存儲方案著重解決數據傳輸過程中的沖突和延時問題.在多交換機組成的大型Fabric結構的SAN中,由於多台主機通過多個交換機埠訪問存儲設備,延時和數據塊沖突問題非常嚴重.數據塊虛擬存儲方案利用虛擬的多埠並行技術,為多台客戶機提供了極高的帶寬,最大限度上減少了延時與沖突的發生,在實際應用中,數據塊虛擬存儲方案以對稱式拓撲結構為表現形式.
虛擬文件系統存儲方案著重解決大規模網路中文件共享的安全機制問題.通過對不同的站點指定不同的訪問許可權,保證網路文件的安全.在實際應用中,虛擬文件系統存儲方案以非對稱式拓撲結構為表現形式.
虛擬存儲技術,實際上是虛擬存儲技術的一個方面,特指以CPU時間和外存空間換取昂貴內存空間的操作系統中的資源轉換技術
基本思想:程序,數據,堆棧的大小可以超過內存的大小,操作系統把程序當前使用的部分保留在內存,而把其他部分保存在磁碟上,並在需要時在內存和磁碟之間動態交換,虛擬存儲器支持多道程序設計技術
目的:提高內存利用率
管理方式
A 請求式分頁存儲管理
在進程開始運行之前,不是裝入全部頁面,而是裝入一個或零個頁面,之後根據進程運行的需要,動態裝入其他頁面;當內存空間已滿,而又需要裝入新的頁面時,則根據某種演算法淘汰某個頁面,以便裝入新的頁面
B 請求式分段存儲管理
為了能實現虛擬存儲,段式邏輯地址空間中的程序段在運行時並不全部裝入內存,而是如同請求式分頁存儲管理,首先調入一個或若干個程序段運行,在運行過程中調用到哪段時,就根據該段長度在內存分配一個連續的分區給它使用.若內存中沒有足夠大的空閑分區,則考慮進行段的緊湊或將某段或某些段淘汰出去,這種存儲管理技術稱為請求式分段存儲管理
❸ 操作系統：請求分頁存儲管理模擬實現
#include<iostream.h>
#include<stdlib.h>
#include<iomanip.h>
#include"windows.h"
#include"os.h"
#define n 64//實驗中假定主存的長度
#define m 4//實驗中假定每個作業分得主存塊塊數
int p[m];//定義頁
struct
{
short int lnumber;//頁號
short int flag;//表示該頁是否在主存，「1」表示在主存，「0」表示不在主存
short int pnumber;//該頁所在主存塊的塊號
short int write;//該頁是否被修改過，「1」表示修改過，「0」表示沒有修改過
short int dnumber;//該頁存放在磁碟上的位置，即磁碟塊號
short int times;//被訪問的次數，用於LRU演算法
}page[n];//定義頁表
//各個函數的實現如下：
computer::computer()
{
int i;
for(i=0;i<n;i++)
{
page[i].lnumber = i;
page[i].flag = 0;
page[i].pnumber = 10000;//用10000表示為空
page[i].write = 0;
page[i].dnumber = i;
page[i].times = 0;
}//初始化頁表
for(i=0;i<m;i++)
{
page[i].pnumber = i;
}
for(i=0;i<m;i++)
{
p[i] = i;
page[i].flag = 1;
}//初始化頁
}
void computer::showpagelist()
{
int i;
cout<<"頁號"<<"\t"<<"是否在主存中"<<"\t"<<"塊 號"<<"\t"<<"是否被修改過"<<"\t"<<"磁碟塊號"<<"\t"<<"訪問次數"<<endl;
for(i=0;i<n;i++)
{
cout<<page[i].lnumber<<"\t"<<page[i].flag<<" "<<page[i].pnumber<<"\t"<<page[i].write<<" "<<page[i].dnumber<<" \t"<<page[i].times<<endl;
}
}
void computer::showpage()
{
int i;
for(i=0;i<m;i++)
{
cout<<"\t"<<p[i];
}
cout<<endl;
}
void computer::transformation()
{
unsigned logicAddress,logicNumber,innerAddress,physicsAddress,physicsNumber;
int i,head=0,fail = 0;
int method,temppage=0;
short int times = 10000;
cout<<"請輸入一個邏輯地址（四位十六進制數）:";
cin>>hex>>logicAddress;//讀入邏輯地址
logicNumber = logicAddress >> 10;//得到頁號
cout<<"頁號為:"<<logicNumber<<endl;
innerAddress = logicAddress & 0x03ff;//得到頁內地址
cout<<"頁內地址為:"<<innerAddress<<endl;
for(i=0;i<n;i++)
{
if(logicNumber==(unsigned)page[i].lnumber)
{
if(page[i].flag == 1)
{
cout<<"請求的頁面在主存中!"<<endl;
page[i].times++;
physicsNumber = page[i].pnumber;//由頁號得到塊號
cout<<"請求的主存塊號為:"<<physicsNumber<<endl;
physicsAddress = physicsNumber << 10 |innerAddress;//得到物理地址
cout<<"請求的物理地址為:"<<physicsAddress<<endl;//輸出物理地址
break;
}
else
{
cout<<"請求的頁面不在主存中! 將進行缺頁中斷處理!"<<endl<<"請選擇演算法!"<<endl;
cout<<"1.先進先出"<<endl<<"2.最近最少用"<<endl<<"請選擇置換演算法:";
cin>>method;
if(method == 1) //採用先進先出演算法
{
cout<<"採用先進先出演算法!"<<endl;
fail = p[head];
cout<<"第"<<fail<<"頁將被替換!"<<endl;
p[head] = logicNumber;
head = (head+1) % m;
if(page[fail].write == 1)
cout<<"第"<<fail<<"頁曾被修改過!"<<endl;
page[fail].flag = 0;
page[logicNumber].flag = 1;
page[logicNumber].write = 0;
page[logicNumber].pnumber = page[fail].pnumber;
page[fail].pnumber = 10000;
page[logicNumber].times++;
break;
}
else if(method == 2) //採用最近最少用演算法
{
cout<<"採用最近最少用演算法!"<<endl;
for(i=0;i<n;i++)
{
if(page[i].flag == 1)
{
if(page[i].times<times)
{
times = page[i].times;
temppage = page[i].lnumber;
}
}
}
cout<<"第"<<temppage<<"頁將被替換!"<<endl;
for(i=0;i<m;i++)
{
if(p[i] == temppage)
{
p[i] = logicNumber;
}
}
if(page[temppage].write == 1)
cout<<"第"<<temppage<<"頁曾被修改過!"<<endl;
page[temppage].flag = 0;
page[logicNumber].flag = 1;
page[logicNumber].write = 0;
page[logicNumber].pnumber = page[temppage].pnumber;
page[temppage].pnumber = 10000;
page[logicNumber].times++;
break;
}
else
{ cout<<"你輸入有誤，即將退出!";
exit(1);
}
}
}
}
}
void main()
{
char c,d;
computer os;
cout<<"頁表正在初始化中...，3秒鍾後為你顯示頁和頁表！"<<endl;
Sleep(3000);
os.showpage();
os.showpagelist();
T:
os.transformation();
cout<<"是否顯示頁和頁表？（Y/N）";
cin>>c;
switch(c)
{
case 'y':
os.showpage();
os.showpagelist();
case 'n':
cout<<"是否繼續進行請求分頁？（Y/N）";
cin>>d;
if (d=='Y'||d=='y')
goto T;
else if (d=='N'||d=='n')
exit(1);
else
cout<<"輸入錯誤！"<<endl;
default:cout<<"輸入錯誤！"<<endl;
}
}
❹ 請求分頁調度是和分頁調度有何聯系和區別
在分頁存儲管理方式中 ：不具備頁面對換功能，不支持虛擬存儲器功能，在調度作業運行時 ,必須將它的所有頁面一次調入內存 ,若內存沒有足夠的塊, 則作業等待的這種分頁管理方式被稱為純分頁或基本分頁存儲管理方式.
而請求分頁管理方式是支持虛擬存儲的,具備了頁面的對換功能.調度作業時 是將它的 一部分（而不是全部） 放入內存.當發現頁面缺少時 會發出一個缺頁請求 從外存調用頁面文件進入內存.
基於以上所述：基於這一點，請求分頁存儲管理可以提供虛存，而分頁存儲管理卻不能提供虛存。
❺ 在請求分頁存儲管理中，若採用FIFO頁面淘汰演算法，則當可供分配的頁楨樹增加時，缺頁中斷次數怎樣麻
理論上是減少的，但如果是FIFO演算法
在分頁式虛擬存儲器管理中，發生缺頁時的置換演算法採用FIFO（先進先出）演算法時，如果對一個進程未分配它所要求的全部頁面，有時就會出現分配的頁面數增多但缺頁率反而提高的異常現象。稱為belady現象。
答案是可能增加也可能減少
❻ 為什麼請求分頁式存儲管理能夠向用戶提供虛擬
請求分頁式存儲管理的基本思想是：操作系統按照存儲塊的尺寸，把用戶作業地址空間劃分成頁，全部存放在磁碟上。作業運行時，只先裝入若干頁。運行過程中遇到不在內存的頁時，操作系統就把它從磁碟調入內存。這樣一來，用戶的作業地址空間無需顧及內存的大小。這與虛擬存儲器的思想是完全吻合的。所以，請求分頁式存儲管理能夠向用戶提供虛擬存儲器。
❼ 請說明為什麼請求分頁存儲管理可以實現虛擬存儲
請求分頁是在分頁的基礎上實現。
它們之間的根本區別在於是否將一作業的全部地址空間同時裝入主存。
請求分頁存儲管理不要求將作業全部地址空間同時裝入主存。
基於這一點，請求分頁存儲管理可以提供虛存，而分頁存儲管理卻不能提供虛存。
❽ 在操作系統中在請求分頁存儲管理方案中，如果將頁面尺寸增加一倍，則在進程執行時，缺頁中斷的次數的變化
減少
對於順序執行程序，缺頁中斷的次數等於其訪問的頁幀數。由於頁面尺寸增大，存放程序需要的頁幀數就會減少，缺頁中斷的次數也會減少。
❾ 在請求分頁式存儲管理中,為什麼既有頁表,又有快表
實際系統中的做法是採用內存頁表和快表相結合的解決方案。系統總是先通過頁號與快表中的所有表項進行比較。如果發現匹配的頁，則將塊號直接從快表中取出，而不必通過頁表。
也是該塊號與頁內位移拼接，形成所需要的絕對地址。如果快表中沒有匹配的頁號時，系統訪問頁表進行掉進塊號。提高讀取數據的速度。
(9)請求分頁存儲管理擴展閱讀：
快表就是存放在高速緩沖存儲器的部分頁表。作為頁表的Cache，它的作用與頁表相似，但是提高了訪問速率。由於採用頁表做地址轉換，讀寫內存數據時CPU要訪問兩次主存。有了快表，有時只要訪問一次高速緩沖存儲器，一次主存，這樣可加速查找並提高指令執行速度。