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页式存储和段氏存储会考
页式存储几乎必考,段氏存储可能会考

页式存储

页式存储是操作系统的一种存储管理方式。

因为我们的程序往往是远远大于内存的,所以程序在执行的时候,是不会一次性把所有内容都装入到内存中,它会把程序分为若干个,每个页固定大小,一般是4K,然后把这些页离散存入到内存中,而内存是按块来划分的,所以就通过页表来进行映射程序中的页在内存中的块的存储;

比如:游戏有10G,内存只有4G。10G的程序这么分配到4G的内存中去的?玩游戏的时候,并不是一开始就将所有的东西都展示出来,都是根据场景,打怪,位置等分析所需的资源,然后把需要的资源放到内存中使用。怎么将数据放到内存中去的?将程序分成若干个页,我们程序员写游戏的时候,需要定义一些变量,有些变量代表图片资源,有些代码音频资源,视频资源,还有一些简单的数据。这些数据在写代码的时候是有地方存储的,这个地方就做逻辑地址。

进程(程序)中的地址,我们称之为逻辑地址(虚地址),而内存中的地址我们称之为物理地址(实地址);

每个页分为页号和页内地址,页号用来和块号对应,代表存储的位置,大小可以代表页的数量,页内地址代表的是存储的数据内容,大小可以代表数据大小

在这里插入图片描述
优点:利用率高、碎片小(只在最后一个页中有)、分配及管理简单。
缺点:增加了系统开销,可能产生抖动现象。

例如:将100K的数据存储到内存里,按照4K/页,那么25页就能存完。
但是103K的数据存到内存里,最后一页没有存完,只存储了3K,还剩余1K,这就是碎片

练习题

【2021架构】某计算机系统页面大小为4K,若进程的页面变换表如下所示,逻辑地址为十六进制1D16H。该地址经过变换后,其物理地址应为十六进制(26)
在这里插入图片描述
A.1024H
B.3D16H
C.4DI6H
D.6D16H

答案B
页表=页号+页内地址
快速做题技巧:
1D16H:第一位1基本上就是页号,最后一位H是单位。D16是页内地址,看图页号1对应块号是3。所以答案是B
计算方法:
将十六进制数1D16H转换成二进制数 0001 1110 0001 0110
4K=212,所以取二进制数的后12位为页内地址,前4位则为页号地址0001=1,由图可知跳转到物理块号为3的地方
也可以这么计算:4K=4096=212=(24)3,24=16正好是一个16进制的位,所以1D16后3位是页内地址

页式置换算法

有时候,进程空间分为100个页面,而系统内存只有10个物理块,无法全部满足分配,就需要将马上要执行的页面先分配进去,而后根据算法进行淘汰,使100个页面能够按执行顺序调入物理块中执行完。
缺页表示需要执行的页不在内存物理块中,需要从外部调入内存,会增加执行时间,因此,缺页数越多,系统效率越低。

  • 最优算法:OPT,理论上的算法,无法实现,是在进程执行完后进行的最佳效率计算,用来让其他算法比较差距。原理是选择未来最长时间内不被访问的页面置换,这样可以保证未来执行的都是马上要访问的。
  • 先进先出算法:FIFO,先调入内存的页先被置换淘汰,会产生抖动现象,即分配的页数越多,缺页率可能越多(即效率越低)
    经常使用的数据就会出去又进来,出去又进来的现象,这就是抖动
  • 最近最少使用:LRU,在最近的过去,进程执行过程中,过去最少使用的页面被置换淘汰,根据局部性原理,这种方式效率高,且不会产生抖动现像

练习题

【2021年】某进程有4个页面,页号为0~3,页面变换表及状态位、访问位和修改位的含义如下图所示,若系统给该进程分配了3个存储块,当访问前页面1不在内存时,淘汰表中页号为()的页面代价最小。
在这里插入图片描述
A.0
B.1
C.2
D.3

答案:D
页帧号:物理地址

快表

快表是一块小容量的相联存储器,由快速存储器组成,按内容访问,速度快,并且可以从硬件上保证按内容并行查找,一般用来存放当前访问最频繁的少数活动页面的页号(可以看成是页表的频繁访问数据的副本)。

快表和慢表都是页表,快表是页表的优化方式
快表是将页表存于Cache中;慢表是将页表存于内存上。因此慢表需要访问两次内存才能取出数据,而快表是访问一次Cache和一次内存,因比更快

在这里插入图片描述

http://www.hkea.cn/news/802025/

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