计算机组成原理体系结构

快来打我* 2023-03-05 04:28 38阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  存储器的层次结构
 *  高速缓存
 *   *  出现原因
     *  原理
 *  直接内存存取
 *  操作系统
 *   *  结构
     *  进程实现
 *  windows
 *  进程
 *   *  二状态进程模型
     *  五状态模型
     *  排队模型
     *  挂起态
     *  操作系统的控制结构
     *  用户进程结构
 *  线程
 *   *  用户线程与内核线程
     *  Linux线程/进程模型
 *  并发性
 *   *  进程的交互
     *  互斥
     *   *  硬件的支持
     *  信号量
     *   *  无界生产者消费者
         *  有界生产者消费者
         *  信号量的实现
     *  管程
     *   *  操作系统或程序设计语言支持
 *  内存
 *   *  内存分区
     *   *  固定分区
         *  动态分区
     *  伙伴系统
     *  分页
     *  分段
 *  虚拟内存
 *   *  分页
     *   *  页表结构
         *  倒排页表结构
         *  转换检测缓冲区
     *  分段
     *  段页式
     *  虚拟内存操作系统策略
     *   *  读取策略
         *  放置策略
         *  置换策略
         *   *  4种置换算法
             *  Clock2,利用修改位
             *  页缓冲
         *  驻留集管理

# 存储器的层次结构 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
特点:

*  每位价格递减
 *  容量递增
 *  存取时间递增
 *  处理器访问存储器频率递减

概念  
局部性原理:在程序执行期间,处理器的指令访存和数据访存呈"簇"(一组数据集合状).

# 高速缓存 #

## 出现原因 ##

处理器与内存速度不匹配,于是基于局部性原理,在处理器和内存间提供一个容量小且速度快的存储器.使得访问速度接近现有的最快存储器,同时支持价格低的大存储容量.

## 原理 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

# 直接内存存取 #

执行IO操作技术

*  可编程IO
 *  中断驱动IO
 *  直接内存存取(DMA)

当处理器遇到IO相关指令,它会通过给IO模块发命令来执行这个指令.  
使用可编程IO时,IO模块执行请求的动作并设置IO状态寄存器中相应的位,但并不会进一步通知处理器.所以处理器在执行IO指令后,还需要定期检查IO模块状态,以确定IO完成.

中驱动IO:处理器给IO模块发送命令,然后处理器做自己的事,IO模块准备好与处理器交换数据时,它将打断处理器的执行并请求服务.

存在缺点:  
IO传送速度受限于处理器测试设备和提供服务的速度  
处理器忙于管理IO传送的工作,必须执行很多指令才完成IO传送

解决方法:DMA  
DMA由一个独立模块完成,当处理器执行IO操作时,给DMA发送一条命令,然后有DMA去处理IO,处理完后,中断处理.  
缺点:DMA需要控制总线来与存储器进行数据传输,所以会影响处理器访问控制总线的速度.

# 操作系统 #

## 结构 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

## 进程实现 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
进程表记录每个进程的表项(进程存储地址指针以及部分或全部执行上下文)  
进程索引寄存器,包含当前正在控制处理器的进程在进程表中的索引  
程序计数器指向该进程中下一条执行的指令  
基址寄存器和界限寄存器分别限制该进程上下边界地址  
程序计数器在基址寄存器和界限寄存器地址范围内进行执行.保证进程之间不会相互干涉.

# windows #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

# 进程 #

由程序代码,数据集以及进程控制块组成  
![在这里插入图片描述][20200810124008612.png]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

## 二状态进程模型 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

## 五状态模型 ##

处理器以**轮转**方式操作可运行的进程(依次给每个进程执行时间,然后进程返回FIFO队列,阻塞情况除外),但是还有一些处于阻塞等待IO操作结束的进程.分派器扫描队列时,需要寻找未被阻塞且在队列中时间最长的进程.  
解决办法:非运行态分成就绪和阻塞态.  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

## 排队模型 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

## 挂起态 ##

存在问题
    当进程阻塞过多,处理器大多数时间处于空闲状态.
    解决方法
    	加内存
    		缺点:价格上升,其次更大内存可能导致更大的进程
    	写磁盘,当内存中不存在就绪态进程时,
    		操作系统将阻塞进程写入磁盘

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

## 操作系统的控制结构 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

## 用户进程结构 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]

# 线程 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]

## 用户线程与内核线程 ##

用户线程(ULT):管理线程的所有工作都由应用程序完成,对内核屏蔽.  
优点:  
线程切换不需要内核模式特权  
可自定义线程调度算法  
ULT跨操作系统执行,不需要根据底层内核修改  
缺点:ULT执行系统调用时,阻塞整个进程  
多线程不能利用多处理技术,内核一次只把一个进程分配给一个处理器.因此一个进程只能一个线程执行  
解决办法:多进程程序,但每次切换变成进程级,开销过大  
套管,将一个阻塞系统调用转成非阻塞.  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]  
内核线程:管理线程由内核完成,内核负责维护线程上下文信息.  
优点:可将同一个进程的多个线程调度到多处理器上  
进程中某线程阻塞,内核可调度同一个进程另一个线程.  
内核例程自身也多线程  
缺点:线程控制权转让时,需要切换内核模式.

混合模式:同一个应用程序的多个线程映射到多个内核级线程上,可在多个处理器上并行运行.  
线程调度和同步,在应用程序完成

## Linux线程/进程模型 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]

# 并发性 #

## 进程的交互 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

## 互斥 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

### 硬件的支持 ###

单处理机器中,通过中断禁用实现.  
缺点:处理器限制只能交替执行程序  
不适用多核  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

机器指令  
echange  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

compare\_and\_swap  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]

优点:支持多核  
缺点:当一个线程等待进入临界区,会继续消耗CPU时间  
可能饥饿  
可能因为线程优先级造成死锁  
T1进入临界区,中断.优先级高的T2执行,若T2和T1使用同一资源,因为优先级高于T1,则T1永远不会执行.造成死锁

## 信号量 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]  
count>=0,count=可执行wait而不被阻塞的进程数  
count<0, |count|是阻塞在queue中的进程数  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]  
信号量,使用队列保存等待的进程,出队策略FIFO称之为强信号量,不按照规则的则是弱信号量.也就是抢占式和公平策略.  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]

### 无界生产者消费者 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 9]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 10]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 11]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 12]

### 有界生产者消费者 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 13]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 14]

### 信号量的实现 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 15]

## 管程 ##

### 操作系统或程序设计语言支持 ###

# 内存 #

## 内存分区 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 16]

### 固定分区 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 17]  
使用大小相等分区存在问题

1.  程序太大不能放入分区,必须使用覆盖技术设计程序
2.  程序太小,造成内存利用率低,存在空间浪费.也就是存在内部碎片
3.  分区数量在系统生成阶段已确定,因此限制了系统中活动进程数量

使用大小不等,并不能完全解决问题.  
二种分配策略  
每个进程分配到能容纳它的最小分区中,每个分区维护一个调度队列,保存从这个分区换出的进程  
为所有进程提供一个队列,每个进程分配到能容纳它的最小分区中,当所有分区满了,则进行交换出内存.  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 18]

### 动态分区 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 19]  
缺点:随着时间推移,内存中存在越来越多的空洞.  
解决办法:压缩.操作系统不时移动进程,使进程占用空间连续,并使所有空闲空间连成一片.

放置算法  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 20]

最佳适配:选择与要求大小最接近的块
    			因为需要全局扫描选择最优,所以性能差,
    			而且也会产生很小碎片,造成无法分配,
    			需要频繁内存压缩
    首次适配:从头扫描内存,选择大小足够的第一个可用块
    			简单,速度快,前端出现碎片
    下次适配:从上一次放置地方开始扫描内存,选择下一个大小足够块
    			通常内存末端分配空间,导致末端存在碎片

## 伙伴系统 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 21]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 22]  
若2个伙伴均为叶子节点,则至少分配出去一个，否则合并.

## 分页 ##

将内存和进程分成同样大小的小块,进程中称为页的块可以分配到内存中称为页框的可用块.  
则每个进程在内存中浪费的空间,仅仅是进程最后一页的一小部分形成的碎片.

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 23]  
注意:当没有连续的页框保存进程D时,操作系统通过为每个进程维护一个页表,页表记录该进程每页所对应页框的位置.  
如何寻址的?当给出逻辑地址(页号,偏移量)后,处理器使用页表产生物理地址寻址.(页框号,偏移量)

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 24]

与固定分区对比,分页的分区非常小,一个程序可占据多个分区,且分区不需要是连续的.

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 25]  
分页的好处,假设一个逻辑地址由页号n+偏移量m组成.  
则寻址只需要根据n查找进程表中对应的页框号k即可  
根据页框号k得出物理地址k\*2^m,加上偏移量m就能得出具体物理地址.

## 分段 ##

类似动态分区,但段不要求连续,可必须要知道段最大长度限制.编写的程序可以指定所在段.  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 26]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 27]

# 虚拟内存 #

将进程部分块挂载到磁盘中,当执行进程获取不到块时,中断加载  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 28]

## 分页 ##

基于虚拟内存的分页与简单分页的不同是增加了P位,来表示它所对应的页当前是否在内存中.若在,则这个页表项还包括该页页框号.  
另外新增一个修改位M,表示相应页从上次装入内存到现在是否修改.  
若未修改,无须用页框中内容更新该页.  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 29]

### 页表结构 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 30]

每个进程拥有一个页表,当页表项过于大的时候,就需要采用二级方案组织大型页表.  
也就是多了一个页目录X,每项指向一个页表Y,每个进程可以有XY页,一个页表容量为一页.

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 31]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 32]

### 倒排页表结构 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 33]

### 转换检测缓冲区 ###

每次虚存访问会引起2次物理内存访问,一次取相应页表项,另一次取需要数据,引申出转换检测缓冲区(TLB)进行缓存页表项

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 34]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 35]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 36]  
当虚地址转为实地址时,需要访问页表项,而页表项可能在TLB中,也可能内存或者磁盘中.被访问的字可能在高速缓存中,内存中或磁盘中.若被访问的字在磁盘中,则包含该字的页装入内存,所在的块装入高速缓存,包含该字的页表项必须更新.

## 分段 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 37]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 38]

## 段页式 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 39]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 40]

## 虚拟内存操作系统策略 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 41]

### 读取策略 ###

请求分页:访问某页时在去加载  
预先分页:提前加载页

### 放置策略 ###

如何决定一个进程块驻留在实存那个位置  
参考本文最佳匹配,首次匹配.

### 置换策略 ###

当内存中所有页框都被占据,且需要读取一个新页以处理一次缺页中断时,置换策略决定置换当前内存中那一页.  
目标:移出最近最不可能访问的页面.根据局部性原理,最近的访问历史和最近要访问的模式间有很大的关联性.

注意:

*  置换一个修改后的页,因为还不需要写入辅存,所以代价比置换尚未修改的页要大.
 *  某些页框可能被锁定,导致无法被置换.

#### 4种置换算法 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 42]  
OPT:置换下次访问距当前时间最长的那些页.  
Clock  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 43]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 44]

#### Clock2,利用修改位 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 45]

#### 页缓冲 ####

简单的FIFO,将需要置换的页依然留在内存中,但是移动页表项到空闲页或修改页链表中.页在内存中不移动,移动的只是该页对应页表项,移动后的页表项放置空闲页或修改页链表  
优点:已修改的页按簇写入磁盘,而不是一页一页写入.

### 驻留集管理 ###

给进程分配页过少,则驻留内存进程就更多,也就更能增加发现就绪进程可能,减小了由于交换而消耗的处理器时间.  
若进程在内存中页过少,尽管有局部性原理,但缺页率依然很高.  
若进程在内存中页过多,由于局部性原理,缺页率没明显变化.

*也就是说设计的要求就是,内存中尽量驻留过多进程,但是每个进程的页读取数量也保持在一个缺页率低的范围内.*

基于目标,有2种设计策略

1.  固定分配策略
2.  可变分配策略,在一个进程生命周期中不断发生变化,若缺页率高,则分配多页框.否则减少页框.

置换范围

1.  局部:在缺页进程中移出的一页必须由同一进程另一页置换.固定分配策略使用
2.  全局:一个进程的某一页置换另一进程的某一页.可变分配策略使用

![在这里插入图片描述][20200822174431188.png_pic_center]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230208/b40c217078e54974bf4586bb3674985c.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20230208/74af95dc495c403799942ea70d04fa9b.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20230208/6e4336b017844052b17ba1ca8ea1597b.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20230208/e2b1ec9c345f45c88cb353165cd2bcbc.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20230208/e4461fb5362540629713020cb09b520f.png
[20200810124008612.png]: /images/20230208/ff76fbc9d5fb43ecb3bb0ccb37c1bef1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20230208/8eb6ed2c91d54ae1855031409b3b12cf.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20230208/27be4381d6574538a5c5c54a1939013a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: /images/20230208/ddf8aefc7e1345998d9b0c345723f7a5.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: /images/20230208/2d303c6564d442f48cf61ef4e8046b7a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]: /images/20230208/62565ee9d0b049d695fd1c9704c28731.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]: /images/20230208/d629427b56b147aeba7a4f5fbd301908.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]: /images/20230208/9efc75ccd67648f090a8f9f0d7c14ab5.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]: /images/20230208/3fc3045e9e2e4f13b827551d131c3c41.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]: /images/20230208/94ff29204a1943868f529a7a8f75d4c3.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]: /images/20230208/71afd17dc5a640f8a97a49a5f7766549.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]: /images/20230208/a33f8e0763704e82bc03134087a3c0fd.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20230208/6127204dae7e41208e7012e726059060.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20230208/dcb09971c52d4821b6040a46ac50221a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20230208/7bf4fff2b4054c7dae44b29548eb7a90.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]: /images/20230208/25465951d81547a5943655504454d4b6.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]: /images/20230208/feff51007663482e808b0445149ebbed.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]: /images/20230208/0d6a1b251ca945d9a6abab56f97b9431.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]: /images/20230208/06e408bfd00644599f89faf21e84190f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]: /images/20230208/4fda57e293f0460480f94a46dfb123d2.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 9]: /images/20230208/121c196423c04556a4c805c43f1cd5ef.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 10]: /images/20230208/5e382b8758b8455b9b9545d7c5ae641e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 11]: /images/20230208/6ea7d9f850924d00875c1b93c00bab68.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 12]: /images/20230208/37962ecca75b4e51bf15d982aa7b3a03.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 13]: /images/20230208/c12bc00c82f14432aa6572b619796825.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 14]: /images/20230208/3a0dbd74a9114799b476444f64f8e012.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 15]: /images/20230208/c3880129b37b4f6f81be3d37e77c2c1f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 16]: /images/20230208/e5b381d5d93f43f9b424586456294e52.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 17]: /images/20230208/6f480a999c45455e8058ef857ddd2afe.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 18]: /images/20230208/3fa7a37bd02446099153f802c64db32d.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 19]: /images/20230208/1dbb3f85c51b4338854d9e4bef9770a6.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 20]: /images/20230208/8faf2b04b2c84decb90c1f527b0a4f60.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 21]: /images/20230208/78bdf1fdea154cfa8a734e5d800b876c.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 22]: /images/20230208/7a7c0e88bfae40688707a1abe3b97fa7.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 23]: /images/20230208/86f7188312a240248779514d154e3613.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 24]: /images/20230208/58208cbde21d45e7bd41dbc94ecadb04.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 25]: /images/20230208/2e5b413052e8444dab329ca5abc69b27.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 26]: /images/20230208/7bb0c3d73cef4b72a6e58aee25cf7f15.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 27]: /images/20230208/4d13143cd25c485e890d440d2a42b095.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 28]: /images/20230208/08afffcbab954561a86cfdd4820d79d2.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 29]: /images/20230208/1896e3420c9c4a4da71cfd48fcd93dac.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 30]: /images/20230208/f8c8ce69d0f64ceebe92c0669da52ede.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 31]: /images/20230208/ffbdfbbd8e104a4a815d62e6a31faa8d.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 32]: /images/20230208/503ed24c6e5c48b8b98fcc95dcb7123e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 33]: /images/20230208/7f78e39a563c4225869035e91911a710.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 34]: /images/20230208/84ec72b5e13e4c1d88c9af5c5b52dddb.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 35]: /images/20230208/c73b99ed141c4633802b1beb2def69fe.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 36]: /images/20230208/d9bfe9dd8f18485fab1088c3b9ebb894.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 37]: /images/20230208/2fcdd655cae4420080b218cdae5866bf.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 38]: /images/20230208/31d4cb424c41440a8d5a34fd7a55cb79.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 39]: /images/20230208/3f2aad72037c4524b2e3f8bf0ee77a60.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 40]: /images/20230208/0b6955f253634f6f94c2c1274a228582.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 41]: /images/20230208/4fd91d3bfd16492f8064e91a01865053.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 42]: /images/20230208/67cb1295c9294251a5382fea52e7b572.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 43]: /images/20230208/f9ec22c9fb994815b478d2665044d0e4.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 44]: /images/20230208/de15f1e5e2574eafa04d3c4f80133cf8.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L051YW5fRmVuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 45]: /images/20230208/5f4dd8575fed454799a2f282138d07cf.png
[20200822174431188.png_pic_center]: /images/20230208/d5ea0078f74c463ea023a0b151514523.png