分页存储管理系统内内存有效访问时间的计算1

简介：
本文探讨了在分页存储管理环境下如何精确计算内存的有效访问时间，分析影响因素并提出优化策略。 在分页存储管理系统中，内存的有效访问时间是衡量系统性能的关键指标之一。它指的是从进程发出逻辑地址请求到最终获取所需数据所需的总时间。本段落主要探讨了基本分页存储系统与请求分页存储系统中有效访问时间的计算方法。 1. **基本分页存储系统** - **没有快表的情况**：当不存在快表时，每个地址转换过程需要两次内存访问。首先CPU查找内存中的页表，根据逻辑地址找到对应的物理块号，并结合偏移量形成物理地址，然后再次访问该地址获取数据。因此，在这种情况下有效访问时间是两次内存访问的总和（即EAT = 2t），其中t代表一次内存访问所需的时间。 - **有快表的情况**：引入快表后，如果页表项在快表中存在，则可以直接从快表获得物理地址；否则需要再次查询主存中的页表。假设命中率为a，每次访问快表耗时为λ, 则有效访问时间计算公式为EAT = a*(λ + t) + (1 - a)*(λ + 2t) = 2t + λ - at。如果忽略访问快表的时间，则简化后的公式是EAT = a*t + (1 - a)*2t = 2t - at。 2. **请求分页存储系统** 请求分页机制允许仅将部分页面加载到内存中，当需要其他未在内存中的页面时，硬件会自动发起磁盘交换操作。在这种情况下，有效访问时间不仅包括常规的地址转换开销，还包含了缺页中断处理的时间消耗（如缺页处理时间和磁盘I/O延迟）。 3. **案例分析** - **案例1**：没有快表的情况下，每次内存访问耗时为0.2微秒，则有效访问时间为EAT = 2 * 0.2 微秒= 0.4 微秒。 - **案例2**：当存在命中率为90%的快表且忽略其访问时间的影响下（假设内存访问仍需花费0.2微秒），则计算得到的有效访问时间为EAT = (0.9 * 0) + (0.1 * (0.2 + 2*0.2)) = 0.26 微秒。 通过上述分析，学生可以更深入地理解分页存储管理系统的内部工作原理，包括地址转换的过程以及如何利用快表提高效率并优化内存访问时间。同时这些计算方法有助于评估不同系统配置下的性能差异，并为操作系统的设计提供理论支持。