目录
4.4.4 两级和多级页表
1、两级页表的引入
2、两级页表
4.4.6 对换
1、外存的划分
2、对换区管理
3、进程的换出与换入
4.4.4 两级和多级页表
1、两级页表的引入
可以采用以下方法来解决这一问题：
- 采用离散分配方式来解决难以找到一块连续的大内存空间的问题，即引入两级页表；
- 只将当前需要的部分页表项调入内存， 其余页表项仍驻留在磁盘上，需要时再调入。
采用离散分配方式
- 对页表进行分页
- 离散地将各个页面分别存放在不同的物理块中
- 为离散分配的页表再建立一张页表 —— 外层页表
- 在每个页表项中记录了页表分页的物理块号
若采用二级页表，则对应的二级页表结构如下：
外部页表中存放的是页表盘块号，即存放页表的盘块的编号。比如，1011 号盘块存放了第一组 0~1023 个页表项，1078 号盘块存放了第二组 0~1023 个页表项。而页表中存放的是数据盘块号，即存放数据的盘块的编号。
2、两级页表
假设把页表按固定大小分成为一个个页面，页面大小为 2^12=4KB。
- 若每个页表项大小为 4B，那么每页最多允许有 2^10=1K 个页表项。
- 对于 2^32B 的进程，页面大小为 2^12B，则需要 2^32/2^12=2^20 个页表项。
- 由于每页最多存放 2^10=1K 个页表项，因此需要 2^20/2^10=2^10 个页表分页。
设置一个外层页表，其中有 1K 个页表项，分别指示每个页表分页所在的物理块号和其它相关的状态信息 => 每个进程都有一个外层页表。
逻辑地址结构如下：
具有两级页表的地址变换机构：
说明：两级页表只是解决了大页表需要大片连续存储空间问题，但是并未实现用较少内存去存放大页表，有关此类问题的成功解决方案将在 “虚拟存储器管理” 中讨论。
4.4.6 对换
对换：是指
- 把内存中暂不能运行的进程，或者暂不使用的程序和数据，换出到外存上
- 把外存上已具备运行条件的进程，或者进程所需要的程序和数据，换入到内存中
对换是系统行为，是提高内存利用率的有效措施。常用于多道程序系统或小型分时系统中，与分区存储管理配合使用。
实现：可在系统中设置一个对换进程，以执行换进内存、换出至外存操作。
分类：
(1) 整体对换/进程对换：对换以整个进程为单位，用于分时系统，以解决内存紧张的问题；
(2) 页面对换/分段对换：对换以页或段为单位进行部分对换，该方法是实现请求分页及请求分段存储器的基础，支持虚拟存储系统。
为实现对换，系统需要三方面的功能：
- 对换空间的管理
- 进程的换入
- 进程的换出
1、外存的划分
外存被分为两部分：文件区和对换区。
(1) 文件区
用于存放文件，对它的管理应重在如何提高存储空间的利用率。因此采用离散分配方式。
(2) 对换区
用于存放从内存换出的进程，它们在外存的存放时间较短，换入、换出频繁。对对换区的管理应重在提高进程的换入换出速度。因此采用连续分配方式。
2、对换区管理
为了能够管理对换区中的空闲盘块，需要在系统中配置相应的数据结构，以记录空闲盘块的使用情况：采用空闲分区表或空闲分区链，基本单位都是盘块。
由于对换区采用连续分配方式，因此分配与回收和动态分区方式时内存的分配与回收方法雷同：
- 首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法
- 回收操作也可分为四种情况
3、进程的换出与换入
进程的换出与换入由对换进程完成。
(1) 换出（swap out）
首先选择阻塞或睡眠状态的进程，若有多个，按优先级由低到高进行选择。
若没有此状态进程，则选择就绪状态的，仍然按优先级由低到高进行选择。
为避免某进程被频繁的换入换出，还应考虑进程在内存中的驻留时间，优先选择驻留时间长的进程。
(2) 换入（swap in）
- 从 PCB 集合中查找 “就绪且换出” 的进程，若有多个，则选择换出时间最长的；
- 根据进程大小申请内存，成功则读入，否则要先执行换出，再换入；
- 若还有可换入进程，则转向 1，直至无 “就绪且换出” 进程或无法获得足够内存空间为止。
