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3.2.4页面分配策略

对于分页式的虚拟内存,在准备执行时,不需要也不可能把一个进程的所有页都读取到内存,因此,操作系统必须决定读取多少页,也就是说,给特定的进程分配多大的内存空间,这需要考虑以下几点: 1)分配给一个进程的存储量越小,在任何时候驻留在主存中的进程数就越多,从而可以提高处理机的时间利用效率。 2)如果一个进程在主存中的页数过少,尽管有局部性原理,页错误率仍然会相对较高。 3)如果页数过多,由于局部性原理,给特定的进程分配更多的主存空间对该进程的错误率没有明显的影响。 基于这些因素,现代操作系统通常采用三种策略: 1)固定分配局部置换 它为每个进程分配一定数目的物理块,在整个运行期间都不改变。若进程在运行中发生缺页,则只能从该进程在内存中的页面中选出一页换出,然后再调入需要的页面。实现这种策略难以确定 为每个进程应分配的物理块数目:太少会频繁出现缺页中断,太多又会使CPU和其他资源利用率下降。 2)可变分配全局替换 这是最易于实现的物理块分配和置换策略,为系统中的每个进程分配一定数目的物理块,操作系统自身也保持一个空闲 物理块队列,当某进程发生缺页时,系统从空间物理块队列中取一个物理块分配给该进程,并将欲调入的页装入其中。 3)可变分配局部替换 它为每个进程分配一定数目的物理块,当某进程发生缺页时,只允许从该进程在内存的页面中选出一页换出,这样就不会影响其他进程的运行。如果进程在运行中频繁地缺页,系统在为该进程分配若干物理块,直至该进程缺页率趋于适当程度;反之,若进程在运行中缺页率特别低,则可适当减少分配给该进程的物理块。

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4.虚存管理

局限性还表现在下述两个方面: (1) 时间局限性: 如果程序中的某条指令一旦执行, 则不久以后该指令可能再次执行;如果某数据被访问过, 则不久以后该数据可能再次被访问。产生时间局限性的典型原因,是由于在程序中存在着大量的循环操作。 (2) 空间局限性: 一旦程序访问了某个存储单元,在不久之后,其附近的存储单元也将被访问,即程序在一段时间内所访问的地址,可能集中在一定的范围之内,其典型情况便是程序的顺序执行。 基于局部性原理,应用程序在运行之前,没有必要全部装入内存,仅须将那些当前要运行的少数页面或段先装入内存便可运行,其余部分暂留在盘上。程序在运行时,如果它所要访问的页已调入内存,便可继续执行下去;但如果程序所要访问的页尚未调入内存(称为缺页),此时程序应利用操作系统所提供的请求调页功能,将它们调入内存,以使进程能继续执行下去。如果此时内存已满,无法再装入新的页,则还须再利用页的置换功能,将内存中暂时不用的页调至盘上,腾出足够的内存空间后,再将要访问的页调入内存,使程序继续执行下去。

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