电子商务网站基本功能,百度网站自然排名优化,网站做的自适应体验差,网站模版设计1、内存基本概念
1.1 主要功能
内存空间的分配与回收#xff1b;地址转换内存保护#xff1a;使用上下限寄存器或者重定位寄存器和界地址寄存器内存扩充#xff1a;交换和覆盖内容共享
2、内存的分配与回收
2.1 连续分配方式
连续分配方式是指为一个用户程序分配一个连续…1、内存基本概念
1.1 主要功能
内存空间的分配与回收地址转换内存保护使用上下限寄存器或者重定位寄存器和界地址寄存器内存扩充交换和覆盖内容共享
2、内存的分配与回收
2.1 连续分配方式
连续分配方式是指为一个用户程序分配一个连续的内存空间连续分配方式主要分为单一连续分配、固定分区分配、动态分区分配。
1单一连续分配
优点:简单无外部碎片无须进行内存保护单道程序设计
缺点只能用于单用户、单任务有内部碎片存储器的利用率低
2固定分区分配
优点:简单无外部碎片无须进行内存保护多道程序设计
缺点不能实现多进程共享一个主存区存储器的利用率低
3动态分区分配【可变分区分配】
动态连续分配会使内存产生越来越多的内存块内存的利用率下降内存块存在于所有分区的外部外部碎片动态分区的分配策略
首次适应算法从链首排序开始顺序查找找到大小能满足要求的第一个空闲分区分配给作业邻近适应算法由首次适应算法演变而成不同之处是分配内存时从上次查找结束的位置开始查找最佳适应算法找到以第一能满足要求且最小的空闲分区分配给作业最坏适应算法找到以第一能满足要求且最大的空闲分区分配给作业
可通过紧凑技术整理外部碎片
2.2 离散分配方式页式存储管理
固定分区会产生内部碎片动态分区会产生外部碎片这两种技术对内存的利用率都比较低为了避免碎片的产生引入分页的思想。
2.2.1基本分页存储管理
分页管理不会产生外部碎片但是会产生页内碎片
1页面和页面大小
进程中的块称为页或者页面内存中的块称为页框或页帧进程在执行时需要申请主存空间即要为每个页面分配主存中的可用页框。页面大小应该适中2的整数幂页面太小会使进程的页面数过多页表过长占用大量内存增加硬件地址转换的开销降低页面换入/换出的效率页面过大会使页内碎片增多降低内存的利用率。
2地址结构
逻辑地址构成
31-1211-0页号P页内偏移量W
3页表
记录进程的每个页面所对应的物理块系统为每个进程建立一张页表它记录页面在内存中对应的物理块号。可见页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射。
页表页号物理内存的块号
地址页号页内偏移量
物理地址 物理内存的块号页内偏移量
逻辑地址A到物理地址E的变换过程 4快表高速缓冲存储器
为了加速地址变换的过程增设一个具有并行查找能力的高速缓冲存储器——快表相联存储器用来存放当前访问的若干页表项对应的主存中的页表称为慢表。 5多级页表
页表是保存页面在内存中对应的物理块号页面由页号和页内偏移量构成为了压缩页表我们进行延伸页表的思想可以得到多级页表建立多级页表的目的在于建立索引以便不用浪费主存空间去存储无用的页表项也不会盲目地顺序式查找页表项。
以二级页表为例
一级页号二级页号页内偏移量
2.2.2基本分段存储管理
分段管理方式的提出则考虑了用户和程序员以满足方便编程、信息保护和共享、动态增长及动态链接等多方面的需要。
1分段
31-1615-0段号S段内偏移量W2段表
每个进程都有一张逻辑空间与内存空间映射的段表段表项记录该段在内存中的始址和长度
逻辑地址A到物理地址E的变换 2.2.3段页式存储管理
分页存储管理能有效提高内存利用率分段存储管理能反映程序的逻辑结构并有利于段的共享和保护将两者结合起来形成了段页式存储管理方式。
逻辑地址
段号S页号P页内偏移量W
3、虚拟内存
3.1 局部性原理
时间局部性通过将近来使用的指令和数据保存到高速缓冲中并使用高速缓存的层次结构实现。空间局部性使用较大的高速缓存并将预取机制集成到高速缓存控制逻辑中实现。
虚拟内存技术实际上建立了“内存-外存”的两级存储器结构利用局部性原理实现高速缓存。
3.2 缺页中断
在请求分页系统中每当访问的页面不在内存中时便产生一个缺页中断。缺页中断不同于一般中断来说区别是
在指令执行期间而非一条指令执行完成后产生和处理中断信号属于内部异常一条指令在执行期间可能产生多次缺页中断
3.3 页面置换算法
1最佳置换算法OPT【向后看】
选择被淘汰的页面是以后永不使用的页面或者是在最长时间内不再被访问的页面以便保证获得最低的缺页率。
2先进先出算法FIFO
优先淘汰最早进入内存的页面即淘汰在内存中驻留时间最久的页面。会产生所分配的物理块数增大而页故障数不减反增的异常现象称为Belady异常。
3最近最久未使用算法LRU【向前看】
选择最近最长时间未访问过的页面予以淘汰它认为过去一段时间内未访问过的页面在最近的将来可能也不会被访问。
4时钟置换算法CLOCK
简单的CLOCK置换算法为每帧设置一个访问位改进的CLOCK置换算法为每帧设置一个访问位A一个修改位M
A0M0最近未被访问且未被修改是最佳淘汰页
A0M1最近未被访问但已修改不是很好的淘汰页
A1M0最近已被访问未被修改可能再被访问
A1M1最近已被访问已修改可能再被访问
缺页次数指的是操作系统将页从外存调入内存的次数而缺页中断次数指的是由于内存块数量的限制将内存中暂时用不到的页面与外存中需要调入内存的页面交换的次数。
计算内容
缺页率缺页次数/总页面次数
置换次数缺页次数-物理块进程分配的物理块
缺页中断的处理流程
1.硬件陷入内核在堆栈中保存程序计数器大多数当前指令的各种状态信息保存在特殊的cpu寄存器中。
2.启动一个汇编例程保存通用寄存器和其他易丢失信息以免被操作系统破坏。
3.当操作系统发现缺页中断时尝试发现需要哪个虚拟页面。通常一个硬件寄存器包含了这些信息如果没有的话操作系统必须检索程序计数器取出当前指令分析当前指令正在做什么。
4.一旦知道了发生缺页中断的虚拟地址操作系统会检查地址是否有效并检查读写是否与保护权限一致不过不一致则向进程发一个信号或者杀死该进程。如果是有效地址并且没有保护错误发生则系统检查是否有空闲页框。如果没有则执行页面置换算法淘汰页面。
5.如果选择的页框脏了则将该页写回磁盘并发生一次上下文切换挂起产生缺页中断的进程让其他进程运行直到写入磁盘结束。且回写的页框必须标记为忙以免其他原因被其他进程占用。
6.一旦页框干净后操作系统查找所需页面在磁盘上的地址通过磁盘操作将其装入当页面被装入后产生缺页中断的进程仍然被挂起并且如果有其他可运行的用户进程则选择另一用户进程运行。
7.当磁盘中断发生时表明该页已经被装入页表已经更新可以反映他的位置页框也标记位正常状态。
8.恢复发生缺页中断指令以前的状态程序计数器重新指向这条指令。
9.调度引发缺页中断的进程操作系统返回调用他的汇编例程
10.该例程恢复寄存器和其他状态信息返回到用户空间继续执行就好像缺页中断没有发生过
3.4 抖动
在页面置换过程中频繁页面调度行为称为抖动或颠簸
抖动原因是系统同时运行的进程太多而分配给每个进程的物理块太少不能满足进程正常运行的基本要求致使每个进程在运行时频繁地出现缺页必须请求系统将所缺页面调入内存使得系统排队等待页面调入/调出的进程数目增加对磁盘的有效访问时间增加处理机的利用率下降
3.5 工作集
工作集Denning一个进程当前正在使用的页面的集合称为工作集
工作集模型目的是减少缺页中断率
4、内存扩充
4.1 交换
交换是将处于等待状态的程序从内存移到外存把内存空间腾出来这个过程是换出把准备好竞争CPU运行的程序从外存到内存这个过程是换入。
4.2 覆盖
覆盖是把用户空间分为一个固定区和若干覆盖区将经常活跃的部分放在固定去其余部分按调用关系分段将即将访问的段放在覆盖区其他段放在外存中在需要调用钱将其调入覆盖区进行替换。
交换在不同进程或作业之间进行覆盖则用于同一个程序或进程中。
