简述请求分页存储管理方式
说明基本分页存储管理方式
说明基本分页存储管理方式在计算机系统中，存储管理是一个重要的部分，其功能是对计算机系统中的数据进行合理的管理与分配。
分页存储管理方式是其中的一种常用方式。
分页存储管理方式指的是将物理存储空间划分为大小相等的页框，将逻辑存储空间按照页的大小来划分，将逻辑地址空间中的每个页面映射到物理地址空间中的一个页框上。
这样就可以实现逻辑地址与物理地址的映射。
在分页存储管理方式中，每个进程都有自己的页表，用于记录该进程的逻辑地址空间与物理地址空间之间的映射关系。
当进程需要访问某个逻辑地址时，通过查找页表，找到对应的物理地址。
如果该页不在内存中，则需要从磁盘中读取该页，并将其放置到空闲的页框中。
分页存储管理方式的优点在于可以充分利用内存空间，提高内存利用率。
同时，由于每个进程有自己的页表，各个进程之间的地址空间是独立的，可以有效地防止进程间的地址冲突。
此外，由于采用了分页的方式，可以实现对内存中的数据进行快速查找和访问。
然而，分页存储管理方式也存在一些缺点。
首先，由于需要维护每个进程的页表，对于系统的管理与维护带来了一定的复杂度。
其次，由于每个页都需要记录页表信息，因此会占用一定的空间。
此外，由于每次访问都需要进行地址映射，会带来一定的时间开销。
为了克服分页存储管理方式的缺点，还可以采用其他的存储管理方式，如分段存储管理方式、虚拟存储管理方式等。
分段存储管理方式将逻辑地址空间划分为若干个段，每个段可以有不同的长度，不同的段可以放置在不同的物理地址空间中。
虚拟存储管理方式则将整个逻辑地址空间划分为若干个页面，每个页面可以在内存中或者磁盘中进行存储，当进程需要访问某个页面时，会先判断该页面是否在内存中，如果在则直接访问，否则从磁盘中调入并放置在内存中。
分页存储管理方式是一种常用的存储管理方式，可以充分利用内存空间，提高内存利用率。
但是，由于需要维护每个进程的页表，会带来一定的管理与维护复杂度。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的存储管理方式。
请求分页存储管理方式
③所存取的数据的页面不在内存，发生缺页中断，此时存取数 据的时间是：
查询页表的时间（页面不在内存）+缺页中断的时间+查询页表 的时间（页面在内存）+存取内存数据的时间=8μs +20μs +8μs +8μs =44μs
（2）当对某一数据进行4次连续读取时： ①第1次可能的时间为：1μs +8μs =9μs；8μs +8μs
（1）求对某一数据进行一次存取可能需要的时间。 （2）现对同一页面上的数据进行4次连续读取，求每次读取数据可 能需要的时间。 解： （1）当系统对数据进行存取时，有3种可能性。
①所存取的数据的页面在内存，其页表项已经存储到快表，此时 存取数据的时间是：
查询快表的时间+存取内存数据的时间=1μs +8μs =9μs ②所存取的数据的页面在内存，但是其页表项没有存储到快表， 没有命中快表，此时存取数据的时间是： 查询页表的时间+存取内存数据的时间=8μs +8μs =16μs
=16μs；8μs +20μs +8μs +8μs =44μs。 ②第2次时，对应页面的页表项已经交换到快表中。因为存取是
连续的，不存在页面被淘汰的可能性，所以第2次、第3次、第4次的 存取时间是一样的，消耗的时间为1μs +8μs =9μs。
2021年1月27日星期三
1.2 内存分配策略和分配算法
（1）要运行的作业可以不必全部装入内存就能运行。 （2）节省内存空间，增加并发执行的作业个数，提高系统的利用率。 （3）增加了程序运行的时间，加大了系统的硬件开销。
2一般中断不同。 缺页中断是一种特殊的中断与一般的中断的区别：
4.4 基本分页存储管理方式
2) 页面大小 在分页系统中的页面其大小应适中。 页面太小 利端：可使内存碎片减小，从而减少了内存碎片的总空间， 有利于提高内存利用率。 弊端：使每个进程占用较多的页面，从而导致进程的页表过 长，占用大量内存； 此外，还会降低页面换进换出的效率。
选择的页面较大 利端：可以减少页表的长度，提高页面换 进换出的速度。 弊端：使页内碎片增大。 因此，页面的大小应选择得适中，且页面 大小应是2的幂，通常为512 B~8 KB。
4.3.3 两级和多级页表 现代的大多数计算机系统，都支持非常大的逻辑地址空
间(232~264)。在这样的环境下，页表就变得非常大，要占用相
当大的内存空间。 可以采用这样两个方法来解决这一问题：① 采用离散分配方 式来解决难以找到一块连续的大内存空间的问题：② 只将当 前需要的部分页表项调入内存， 其余的页表项仍驻留在磁盘 上，需要时再调入。
1. 两级页表(Two-Level Page Table)
逻辑地址结构可描述如下：
第 0页 页 表 0 1 2 1 01 1 1 07 8 0 1 2 1 4 6
1 02 3 第 1页 页 表 0 1 n 1 74 2 外部 页表 1 14 1 15
0 1 2 3 4 5 6 7
1 02 3 第 n页 页 表 0 1 2 1 46 8
图 4-14 两级页表结构
1 02 3
… … …
…
内存 空间
…
1 14 1 15 1 46 8
…
外部 页号 逻辑 地址 P1
外部 页内 地址 页内 地址 P2 d
外部 页表 寄存器
＋
＋
图 4-15 具有两级页表的地址变换机构
„
页表
„
2. 多级页表
操作系统原理试卷
操作系统原理试卷1、父进程创建子进程之后，父子进程间的关系是什么？答案：一个进程创建子进程之后，进程与产生的进程之间的关系是父子关系，分别成为进程和子进程。
子进程一经产生就与你进程并发执行，子进程共享父进程和子进程。
子进程一经产生就与你进程并发执行，子进程共享父进程的正文段和已经打开的文件。
2、简述文件、文件系统的概念答案：文件是具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的有序序列。
文件系统就是操作系统中实现文件统一管理的一组软件、被管理的的文件以及为实施文件管理所需的一些数据结构的总称。
3、简述作业调度的主要算法答案：作业调度的主要算法包括先来先服务调度算法，短作业优先调度算法，优先级调度算法和高响应比调度算法。
4、简述请求分页存储管理方式中三种内存分配策略的原理答案：固定分配局部置换为每个进程分配一组固定数目的物理块，在进程运行期间物理块数保持不变，当发生缺页中断且需要进行页面置换时，从自己进程的物理块中选择一个页面换出；可变分配全局置换，是先为每个进程分配一定数量的物理块，系统留空闲物理块，当发生缺页中断时，先从空闲物理块中选择空闲空间进行调入页面，当无空闲空间时，从所有内存中选择一个页面进行置换，此种方式会使发生缺页中断的进程物理块数增加，而调出页面的进程物理块数减少；可变分配局部置换，先为进程分配一定数量的物理块，系统预留空闲物理块，当进程发生缺页中断且需要进行页面置换时，从自己的物理块中选择页面换出，只有当某个进程的缺页率上升时，系统增加该进程的物理块数，反之，减少进程分配的物理块数。
5、简述段页式存储管理方式答案：段页式存储管理方式是对用户的逻辑地址空间先分段，再对每段划分成大小相等的页，而内存地址空间会按照页面大小划分成大小相等的物理块，段页式存储管理方式每个用户的进程会具有一张段表和一组页表。
6、简述有哪些程序链接方式答案：程序的链接方式主要包括静态链接、装入时动态链接、运行时动态链接7、简述什么是快表以及快表的作用答案：基本的地址变换机构需要两次访问内存才能够访问到数据。
4-6 请求分页存储管理方式
第四讲存储器管理主讲教师：夏辉丽4.7 请求分页存储管理方式4.7.1 请求分页中的硬件支持4.7.2 内存分配策略和分配算法4.7.3 调页策略页号 物理块号 修改位M ：该页在调入内存后是否被修改过 状态位P 访问字段A 修改位M 外存地址 4.7.1 请求分页中的硬件支持1. 页表机制：•基本作用：地址转换•增加页表字段，供程序在换入换出时参考 访问字段A ：记录本页在一段时间内被访问的次数 状态位P ：用于指示该页是否已调入内存外存地址：指示该页在外存上的地址(物理块号)4.7.1 请求分页中的硬件支持2. 缺页中断机构：•缺页中断与其他中断的不同：（1）在指令执行期间产生和处理中断信号（2）一条指令在执行期间可能产生多次缺页中断 页面B ：A ：654321指令copy A TO B3. 4.7.1 请求分页中的硬件支持4.7.2 内存分配策略和分配算法1. 最小物理块数的确定：•保证进程正常运行所需的最小物理块数；•与硬件结构有关，取决于指令的格式、功能和寻址方式。
4.7.2 内存分配策略和分配算法2. 物理块的分配策略：•两种内存分配策略：▪固定分配：为进程分配的物理块数固定不变。
▪可变分配：先为每个进程分配一定数目的物理块，若发生缺页中断，再增加物理块数。
•两种置换策略：▪局部置换：只能将自己的某个内存页换出。
▪全局置换：可将系统中任一进程的内存页换出。
4.7.2 内存分配策略和分配算法2. 物理块的分配策略：•组合出以下三种适用策略：▪（1）固定分配局部置换▪（2）可变分配全局置换▪（3）可变分配局部置换4.7.2 内存分配策略和分配算法3. 物理块分配算法：•（1）平均分配算法•（2）按比例分配算法：根据进程大小按比例分配（m:物理块总数，S:各进程页面总数）•（3）考虑优先权的分配算法：一部分按比例分配；另一部分为优先权高的进程增加分配份额4.7.3 调页策略1. 调入页面的时机：•预调页策略：进程首次调入内存时，由程序员指出应该先调入哪些页。
4.3请求页式存储管理
5、最近没有使用页面先淘汰（NUR）
利用在页表中设置一个访问位即可实现，当某页被访问时，访问位置 “1”，否则访问位置“0”当需要淘汰一页时，从那些访问位为“0” 的页中选一页进行淘汰。系统周期性地对所有访问位清零。
4.3请求页式存储管理
3.3页式存储管理的优点
1、优点：
a、虛存量大，适合多道程序运行，用户不必担心内存不够的调度操作 b、内存利用率高，不常用的页面尽量不留在内存 c、不要求作业连续存放，有效地解决了“碎片”问题。与分区式比， 不需移动作业；与多重分区比，无零星碎片产生。 2、缺点：
a、要处理页面中断、缺页中断处理等，系统开销较大 b、有可能产生“抖动” c、地址变換机构复杂，为提高速度采用硬件实现，增加了机器成本
2、循环检测法
让循环多的页面留在内在。适合循环多的大程序，时空开销大， 系统要判断每个页面的驻留时间。
4.3请求页式存储管理
3.2请求淘汰换页算法3、最近最少使用Fra bibliotekLRU）页面先淘汰
截取一段最近的绝对时间，选择离当前时间最近一段时间内最久没 有使用过的页面先淘汰。
4、最不经常使用（LFU）的页面先淘汰
4.3请求页式存储管理
3.2请求淘汰换页算法
6、最优淘汰算法（OPT）
它是一种理想的淘汰算法，系统预测作业今后要访问的页面，淘汰页 是将来不被访问的页面或者最长时间后才能被访问的页面。淘汰该页 不会造成刚淘汰出去又立即要把它调入的现象。
7、随机数淘汰页面算法
在系统设计人员无法确定那些页的访问概率较低时，随机地选择某个 用户的页面进行淘汰也是一种方法。
第16讲 存储器管理之请求分页存储管理方式
第十六讲存储器管理之请求分页存储管理方式1 基本概述请求分页管理是建立在基本分页基础上的，为了能支持虚拟存储器而增加了请求调页功能和页面置换功能。
基本原理：地址空间的划分同页式；装入页时，可装入作业的一部分(运行所需)页即可运行。
2 请求分页的硬件支持为实现请求分页，需要一定的硬件支持，包括：页表机制、缺页中断机构、地址变换机构。
2.1 页表机制作用：将用户地址空间的逻辑地址转换为内存空间的物理地址。
因为请求分页的特殊性，即程序的一部分调入内存，一部分仍在外存，因此页表结构有所不同。
如图：说明：（1）状态位P：指示该页是否已调入内存。
（2）访问字段A：记录本页在一段时间内被访问的次数或最近未被访问的时间。
（3）修改位M：表示该页在调入内存后是否被修改过。
若修改过，则换出时需重写至外存。
（4）外存地址：指出该页在外存上的地址。
2.2 缺页中断机构在请求分页系统中，每当所要访问的页面不在内存时，便产生缺页中断，请求OS将所缺的页调入内存。
缺页中断与一般中断的区别：（1）在指令执行期间产生和处理中断信号（2）一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断2.3 地址变换机构请求分页系统的地址变换机构。
是在分页系统地址变换机构的基础上，又增加了一些功能。
例：某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB。
假定某时刻系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7，试将虚拟地址0A5C和093C 变换为物理地址。
解：虚拟地址为：页号（2^5=32）5位页内位移（1K =2^10=1024）10位物理地址为物理块号（2^4=16）4位因为页内是10 位，块内位移（1K =2^10=1024）10位虚拟地址OA5C对应的二进制为：00010 1001011100即虚拟地址OA5C的页号为2，页内位移为1001011100，由题意知对应的物理地址为：0100 1001011100即125C同理求093C。
请求分页存储管理方式
2019/12/31
物理块分配算法
1) 平均分配算法
这是将系统中所有可供分配的物理块，平均分 配给各个进程。 例如，当系统中有100个物理块， 有5个进程在运行时，每个进程可分得20个物理块。 这种方式貌似公平，但实际上是不公平的，因为它 未考虑到各进程本身的大小。如有一个进程其大小 为200页，只分配给它20个块，这样，它必然会有 很高的缺页率；而另一个进程只有10页，却有10个 物理块闲置未用。
2019/12/31
物理块分配算法
3) 考虑优先权的分配算法
在实际应用中，为了照顾到重要的、紧迫的作 业能尽快地完成， 应为它分配较多的内存空间。 通常采取的方法是把内存中可供分配的所有物理块 分成两部分：一部分按比例地分配给各进程；另一 部分则根据各进程的优先权，适当地增加其相应份 额后，分配给各进程。在有的系统中，如重要的实 时控制系统，则可能是完全按优先权来为各进程分 配其物理块的。
❖最小物理块数的确定 ❖内存分配策略
固定分配局部置换 可变分配全局置换 可变分配局部置换
❖物理块分配算法
平均分配算法 按比例分配算法 考虑优先权的分配算法
2019/12/31
最小物理块数的确定
❖保证进程运行所需的最小物理块数与其所在 硬件结构相关，不同的指令格式、功能和寻 址方式对物理块数的要求不同。
2019/12/31
缺页率
❖如果在进程的运行过程中，访问页面成功的 次数为S，访问页面失败的次数为F，则进程 总的页面访问次数为A=S+F，那么进程在其 运行过程中的缺页率即为
f=F/A
通常，缺页率受到以下几个因素的影响：
①页面大小。
②所分配物理块的数目。
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简述请求分页存储管理方式
请求分页存储管理方式是一种非常实用的存储管理方式，它可以将大量数据分成多页存储，从而增加系统的可扩展性和可维护性。
本文将分步骤阐述请求分页存储管理方式的实现过程。
1. 设计数据库表结构
首先，我们需要设计出适合分页存储的数据库表结构。
通常，我们需要将数据表按照某种规则分成多个页面，每个页面中包含相同数量的数据。
例如，如果需要将1000条数据分成10页，那么每个页面应该包含100条数据。
2. 编写查询语句
在设计好数据库结构之后，我们需要编写查询语句来查询数据并将其分页。
我们可以使用LIMIT关键字来限制查询结果的数量，并使用OFFSET关键字来指定从哪个位置开始查询。
例如，如果需要查询第2页的数据，那么我们可以使用以下SQL语句：
SELECT * FROM table_name LIMIT 100 OFFSET 100;
这将返回第101到第200条数据。
3. 编写分页控件
分页控件是实现分页存储的重要组成部分。
它通常包含一个页面选择器和一个数据显示区域。
我们可以使用JavaScript和CSS来创建翻页效果和样式。
例如，我们可以使用以下代码创建一个简单的页面选择器：
```
<div class="pagination">
<a href="#">1</a>
<a href="#">2</a>
<a href="#">3</a>
<a href="#">4</a>
<a href="#">5</a>
</div>
```
4. 实现异步加载
异步加载是将页面动态加载到用户界面中的一种技术。
它可以大大提高页面加载速度和用户体验。
我们可以使用AJAX等技术来实现异步加载。
例如，在用户点击页码时，我们可以使用AJAX向服务器发送请求，获取数据并更新页面内容。
这样，当用户浏览不同页面时，不需要重新加载整个页面，只需要更新数据部分即可。
总之，请求分页存储管理方式是一种非常实用的存储管理方式，它可以大大提高系统的可扩展性和可维护性。
通过仔细设计数据库结构，编写查询语句，创建分页控件和实现异步加载，我们可以很容易地实现分页存储管理方式。