操作系统——第五章

第五章和第四章是紧密相关的，都是在讲存储器管理，尤其是“分页”机制。在第四章中讲到的是基本的分页机制，第五章中为了实现虚拟内存，在原来的基本分页机制之上，增加了一些表的内容。第五章的重中之重是掌握页面置换算法，通常需要计算页面置换情况和页面置换次数。
1、虚拟内存是基于局部性原理：时间局部性（一条指令或数据刚访问过，一段时间内可能被再次访问）、空间局部性（一条指令或数据刚被访问过，下一条在未来时间也可能被访问，描述的就是程序的顺序执行）。
2、在原来的页表中，增加了状态位（是否在内存？）、访问字段（一段时间内的访问次数，后边的页面置换算法会用到）、修改为（是否被修改，所有的逻辑内容在外存都是有备份，如果修改了再换出时就需要更新外存中的内容，如果没有修改换出时不用换出，直接覆盖就可以）、外存地址（在外存中备份的位置，方便换出）
3、有一个名词叫做“最小物理块数”，这个是指程序能跑起来需要的最少的物理块。如果分配的物理块过少的话，很可能会引起抖动（频繁的发生缺页现象，频繁的换入换出）
4、物理块的分配策略：固定分配局部置换、可变分配全局置换、可变分配局部置换。
固定分配局部置换：每个进程分配的内存空间一定，整个运行期间不变。这时发生缺页只能从自己的内存空间中换出一页再换入，完成对换。问题在于事先并不知道进程大小，所以无法确定要分配多大内存空间合适。
可变分配全局置换：每个进程分配的内存空间不固定，先分配一定数目的物理块，OS还会留有一批剩余的空闲物理块。进程缺页时，从空闲队列里摘下一个给到进程，空闲队列空了，再从内存中（全局，换谁的不一定）选出一个换出换入。
可变分配局部置换：每个进程分配的内存空间不固定，先分配一定数目的物理块，OS还会留有一批剩余的空闲物理块。进程缺页时，先从自己的内存空间中换出换入，如果缺页频繁，OS在分配空间物理块，如果缺页率比较低，适当减少物理块的分配。
5、物理块分配算法：平均分配、按比例分配、按优先权分配。（不是特别重要，也不是很难理解，看看书就会）
6、页面置换算法：
a、最佳置换算法：淘汰最长时间不使用或者永不使用的页面。通俗来说，就是淘汰下一次使用时间间隔最长的页面。最好，但是由于不能“未卜先知”，不能实现。
b、先进先出（FIFO）：最先进入内存的，最先被淘汰掉。
c、最近最久未使用（LRU）：距离上一次使用，间隔最长的优先被淘汰掉。
d、最少使用（LFU）：一段时间内，使用频率最低的优先被淘汰掉。注意，LRU算的是时间，LFU算的是频率。课本中有提到，这两种算法需要硬件支持，可以用移位寄存器、栈实现，具体内容参考课本。
e、简单clock算法（最近未用NRU）：核心思想：把所有的块用链表串起来，第一轮（依次）先看访问位，第一个为0的倍淘汰。如果不为0，改为1，准备第二轮。如果所有的块初始访问位都为1，经过第一轮，就都变为了0，和第一轮同样，找第一个位0的，淘汰。
f、升级版的clock算法：考虑修改位，如果修改过，换出时开销较大，没有修改过，开销较小（都不用换出，直接覆盖）