操作系统英文课件：ch3 Memory management b.ppt

操作系统中的内存管理是确保系统高效运行的关键组成部分。内存管理主要涉及两个核心策略：页面获取（Fetch Strategies）和页面替换（Page Replacement）。本课件详细介绍了这些概念，以及它们在操作系统中的应用。 我们来看页面获取策略。需求获取（Demand Fetching）是最基本的策略，它遵循“按需加载”的原则，只有当页面被实际访问时，才会将其从辅助存储（通常是硬盘）加载到主存中。当发生页故障（Page Fault）时，系统会检查虚拟地址的有效性，并尝试在内存中找到该页面。如果没有空闲的页面框架（Page Frame），则需要执行页面替换来为新页面腾出空间。如果预测未来可能需要的页面，预取页面（Prefetching）策略则会在预期需要时提前将页面加载到内存，以此提高I/O效率。然而，预取可能会导致低效，因为如果预测错误，加载的页面可能很少被引用。 接下来是页面替换策略，这是解决主存空间不足问题的关键。最优页面替换（Optimal）策略理论上的理想选择，它总是替换未来最长时间内不会被使用的页面，但实现起来非常困难。随机页面替换（Random）策略简单地随机选择一个页面进行替换。FIFO（先进先出）策略则是替换在主存中停留时间最长的页面。NRU（Not Recently Used）策略考虑最近未使用的页面，而第二机会（Second-chance）策略是在FIFO的基础上添加了一个标记机制，给最近未访问过的页面第二次被使用的可能性。 在实现页面替换时，需要找到磁盘上待替换页面的位置，并查找主存中的空闲页面框架。如果找不到空闲的页面框架，就使用页面替换算法选择一个页面进行替换。这个过程可能涉及将被替换的页面写回磁盘并更新相应的映射表。然后，从磁盘读取请求的页面，最后重启用户进程。 除此之外，还有一些设计和实现问题需要考虑。例如，页面状态（是否已修改，是否可写等）会影响替换决策，特别是在考虑缓存一致性、内存分配和回收，以及如何有效地维护页表和其他映射结构等方面。 内存管理是操作系统中复杂且至关重要的部分，它涉及到页面获取、替换策略以及一系列设计和实施细节。理解和优化这些机制对于提高系统的性能和资源利用率至关重要。通过深入研究和实践，我们可以更好地设计和实现高效的操作系统内存管理系统。