请求分页存储管理

❶ 操作系统里的请求页式存储管理的优缺点

具有段式和页式管理的优点。但是系统的复杂性和开销也随之增加。

必须要采用联想寄存器才能提高CPU的访内速度。

段式与页式的比较

段式：

分段由用户设计自己划分，每段对应的程序模块，有完整的逻辑意义

段面是信息的逻辑单位便于段的共享，执行时按需动态链接装入

段长不等，可动态装入，有利于新数据的增长

二维地址空间：段名、段中地址；段号、段内单元号

管理形式上象页式，但概念不同

页式：

分页用户看不见，由操作系统为内存管理划分

页面是信息的物理单位。页一般不能共享页面大小相同，位置不能动态增加

一维地址空间

往往需要多次缺页中断才能把所需的信息完整地调入内存。

❷ 分页存储管理的基本思想

分页式存储管理的基本原理：采用分页存储器允许把一个作业存放到若干不相邻的分区中，既可免去移动信息的工作，又可尽量减少主存的碎片。分页式存储管理的基本原理如下：
1、 页框：物理地址分成大小相等的许多区，每个区称为一块；
2、址分成大小相等的区，区的大小与块的大小相等，每个称一个页面。
3、 逻辑地址形式：与此对应，分页存储器的逻辑地址由两部分组成，页号和单元号。逻辑地址格式为
页号 单元号（页内地址）
采用分页式存储管理时，逻辑地址是连续的。所以，用户在编制程序时仍只须使用顺序的地址，而不必考虑如何去分页。
4、页表和地址转换：如何保证程序正确执行呢？采用的办法是动态重定位技术，让程序的指令执行时作地址变换，由于程序段以页为单位，所以，我们给每个页设立一个重定位寄存器，这些重定位寄存器的集合便称页表。页表是操作系统为每个用户作业建立的，用来记录程序页面和主存对应页框的对照表，页表中的每一栏指明了程序中的一个页面和分得的页框的对应关系。绝对地址=块号*块长+单元号
以上从拓扑结构角度分析了对称式与非对称式虚拟存储方案的异同,实际从虚拟化存储的实现原理来讲也有两种方式;即数据块虚拟与虚拟文件系统.
数据块虚拟存储方案着重解决数据传输过程中的冲突和延时问题.在多交换机组成的大型Fabric结构的SAN中,由于多台主机通过多个交换机端口访问存储设备,延时和数据块冲突问题非常严重.数据块虚拟存储方案利用虚拟的多端口并行技术,为多台客户机提供了极高的带宽,最大限度上减少了延时与冲突的发生,在实际应用中,数据块虚拟存储方案以对称式拓扑结构为表现形式.
虚拟文件系统存储方案着重解决大规模网络中文件共享的安全机制问题.通过对不同的站点指定不同的访问权限,保证网络文件的安全.在实际应用中,虚拟文件系统存储方案以非对称式拓扑结构为表现形式.
虚拟存储技术,实际上是虚拟存储技术的一个方面,特指以CPU时间和外存空间换取昂贵内存空间的操作系统中的资源转换技术
基本思想:程序,数据,堆栈的大小可以超过内存的大小,操作系统把程序当前使用的部分保留在内存,而把其他部分保存在磁盘上,并在需要时在内存和磁盘之间动态交换,虚拟存储器支持多道程序设计技术
目的:提高内存利用率
管理方式
A 请求式分页存储管理
在进程开始运行之前,不是装入全部页面,而是装入一个或零个页面,之后根据进程运行的需要,动态装入其他页面;当内存空间已满,而又需要装入新的页面时,则根据某种算法淘汰某个页面,以便装入新的页面
B 请求式分段存储管理
为了能实现虚拟存储,段式逻辑地址空间中的程序段在运行时并不全部装入内存,而是如同请求式分页存储管理,首先调入一个或若干个程序段运行,在运行过程中调用到哪段时,就根据该段长度在内存分配一个连续的分区给它使用.若内存中没有足够大的空闲分区,则考虑进行段的紧凑或将某段或某些段淘汰出去,这种存储管理技术称为请求式分段存储管理

❸ 操作系统：请求分页存储管理模拟实现

#include<iostream.h>
#include<stdlib.h>
#include<iomanip.h>
#include"windows.h"
#include"os.h"
#define n 64//实验中假定主存的长度
#define m 4//实验中假定每个作业分得主存块块数
int p[m];//定义页
struct
{
short int lnumber;//页号
short int flag;//表示该页是否在主存，“1”表示在主存，“0”表示不在主存
short int pnumber;//该页所在主存块的块号
short int write;//该页是否被修改过，“1”表示修改过，“0”表示没有修改过
short int dnumber;//该页存放在磁盘上的位置，即磁盘块号
short int times;//被访问的次数，用于LRU算法
}page[n];//定义页表
//各个函数的实现如下：
computer::computer()
{
int i;
for(i=0;i<n;i++)
{
page[i].lnumber = i;
page[i].flag = 0;
page[i].pnumber = 10000;//用10000表示为空
page[i].write = 0;
page[i].dnumber = i;
page[i].times = 0;
}//初始化页表

for(i=0;i<m;i++)
{
page[i].pnumber = i;
}

for(i=0;i<m;i++)
{
p[i] = i;
page[i].flag = 1;
}//初始化页
}
void computer::showpagelist()
{
int i;
cout<<"页号"<<"\t"<<"是否在主存中"<<"\t"<<"块 号"<<"\t"<<"是否被修改过"<<"\t"<<"磁盘块号"<<"\t"<<"访问次数"<<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<<"请输入一个逻辑地址（四位十六进制数）:";
cin>>hex>>logicAddress;//读入逻辑地址
logicNumber = logicAddress >> 10;//得到页号
cout<<"页号为:"<<logicNumber<<endl;
innerAddress = logicAddress & 0x03ff;//得到页内地址
cout<<"页内地址为:"<<innerAddress<<endl;
for(i=0;i<n;i++)
{
if(logicNumber==(unsigned)page[i].lnumber)
{
if(page[i].flag == 1)
{
cout<<"请求的页面在主存中!"<<endl;
page[i].times++;
physicsNumber = page[i].pnumber;//由页号得到块号
cout<<"请求的主存块号为:"<<physicsNumber<<endl;
physicsAddress = physicsNumber << 10 |innerAddress;//得到物理地址
cout<<"请求的物理地址为:"<<physicsAddress<<endl;//输出物理地址
break;
}
else
{

cout<<"请求的页面不在主存中! 将进行缺页中断处理!"<<endl<<"请选择算法!"<<endl;
cout<<"1.先进先出"<<endl<<"2.最近最少用"<<endl<<"请选择置换算法:";
cin>>method;
if(method == 1) //采用先进先出算法
{
cout<<"采用先进先出算法!"<<endl;
fail = p[head];
cout<<"第"<<fail<<"页将被替换!"<<endl;
p[head] = logicNumber;
head = (head+1) % m;
if(page[fail].write == 1)
cout<<"第"<<fail<<"页曾被修改过!"<<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) //采用最近最少用算法
{
cout<<"采用最近最少用算法!"<<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<<"页将被替换!"<<endl;
for(i=0;i<m;i++)
{
if(p[i] == temppage)
{
p[i] = logicNumber;
}
}
if(page[temppage].write == 1)
cout<<"第"<<temppage<<"页曾被修改过!"<<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<<"你输入有误，即将退出!";
exit(1);
}
}
}
}
}
void main()
{
char c,d;
computer os;
cout<<"页表正在初始化中...，3秒钟后为你显示页和页表！"<<endl;
Sleep(3000);
os.showpage();
os.showpagelist();
T:
os.transformation();
cout<<"是否显示页和页表？（Y/N）";
cin>>c;
switch(c)
{
case 'y':
os.showpage();
os.showpagelist();
case 'n':
cout<<"是否继续进行请求分页？（Y/N）";
cin>>d;
if (d=='Y'||d=='y')
goto T;
else if (d=='N'||d=='n')
exit(1);
else
cout<<"输入错误！"<<endl;
default:cout<<"输入错误！"<<endl;
}

}

❹ 请求分页调度是和分页调度有何联系和区别

在分页存储管理方式中 ：不具备页面对换功能，不支持虚拟存储器功能，在调度作业运行时 ,必须将它的所有页面一次调入内存 ,若内存没有足够的块, 则作业等待的这种分页管理方式被称为纯分页或基本分页存储管理方式.

而请求分页管理方式是支持虚拟存储的,具备了页面的对换功能.调度作业时 是将它的 一部分（而不是全部） 放入内存.当发现页面缺少时 会发出一个缺页请求 从外存调用页面文件进入内存.

基于以上所述：基于这一点，请求分页存储管理可以提供虚存，而分页存储管理却不能提供虚存。

❺ 在请求分页存储管理中，若采用FIFO页面淘汰算法，则当可供分配的页桢树增加时，缺页中断次数怎样麻

理论上是减少的，但如果是FIFO算法

在分页式虚拟存储器管理中，发生缺页时的置换算法采用FIFO（先进先出）算法时，如果对一个进程未分配它所要求的全部页面，有时就会出现分配的页面数增多但缺页率反而提高的异常现象。称为belady现象。
答案是可能增加也可能减少

❻ 为什么请求分页式存储管理能够向用户提供虚拟

请求分页式存储管理的基本思想是：操作系统按照存储块的尺寸，把用户作业地址空间划分成页，全部存放在磁盘上。作业运行时，只先装入若干页。运行过程中遇到不在内存的页时，操作系统就把它从磁盘调入内存。这样一来，用户的作业地址空间无需顾及内存的大小。这与虚拟存储器的思想是完全吻合的。所以，请求分页式存储管理能够向用户提供虚拟存储器。

❼ 请说明为什么请求分页存储管理可以实现虚拟存储

请求分页是在分页的基础上实现。

它们之间的根本区别在于是否将一作业的全部地址空间同时装入主存。

请求分页存储管理不要求将作业全部地址空间同时装入主存。

基于这一点，请求分页存储管理可以提供虚存，而分页存储管理却不能提供虚存。

❽ 在操作系统中在请求分页存储管理方案中，如果将页面尺寸增加一倍，则在进程执行时，缺页中断的次数的变化

减少
对于顺序执行程序，缺页中断的次数等于其访问的页帧数。由于页面尺寸增大，存放程序需要的页帧数就会减少，缺页中断的次数也会减少。

❾ 在请求分页式存储管理中,为什么既有页表,又有快表

实际系统中的做法是采用内存页表和快表相结合的解决方案。系统总是先通过页号与快表中的所有表项进行比较。如果发现匹配的页，则将块号直接从快表中取出，而不必通过页表。

也是该块号与页内位移拼接，形成所需要的绝对地址。如果快表中没有匹配的页号时，系统访问页表进行掉进块号。提高读取数据的速度。

(9)请求分页存储管理扩展阅读：

快表就是存放在高速缓冲存储器的部分页表。作为页表的Cache，它的作用与页表相似，但是提高了访问速率。由于采用页表做地址转换，读写内存数据时CPU要访问两次主存。有了快表，有时只要访问一次高速缓冲存储器，一次主存，这样可加速查找并提高指令执行速度。