# 4.7 请求分页管理方式

## 一、请求分页的基本原理

### 1.1 什么是请求分页

**请求分页**：在分页存储管理基础上，增加请求调页和页面置换功能。

**特点**：
- 程序运行时，只需装入部分页面
- 需要访问的页面不在内存时，产生缺页中断
- 将所需页面调入内存

### 1.2 页表机制

**页表项内容**：

| 字段 | 说明 |
|-----|------|
| 页框号 | 该页在内存中的页框号 |
| 状态位（存在位） | 该页是否在内存中 |
| 访问位 | 该页是否被访问过 |
| 修改位（脏位） | 该页是否被修改过 |
| 外存地址 | 该页在外存的地址 |

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## 二、缺页中断

### 2.1 什么是缺页中断

**缺页中断**：访问的页面不在内存时产生的中断。

**特点**：
- 属于内部中断（异常）
- 需要操作系统处理
- 处理完成后重新执行被中断的指令

### 2.2 缺页中断的处理过程

1. **保护CPU现场**
2. **查找外存**：根据外存地址找到所需页面
3. **检查内存**：
   - 如果有空闲页框，直接调入
   - 如果没有，选择页面换出
4. **页面换出**（如果需要）：
   - 选择牺牲页
   - 如果修改位为1，写回外存
   - 清除页表项
5. **页面调入**：
   - 从外存读入页面
   - 存入页框
6. **修改页表**：
   - 设置页框号
   - 设置状态位为1
   - 清除访问位和修改位
7. **恢复CPU现场**，重新执行被中断的指令

### 2.3 缺页中断与一般中断的区别

| 特性 | 缺页中断 | 一般中断 |
|-----|---------|---------|
| 产生时机 | 指令执行期间 | 指令执行完毕 |
| 返回 | 重新执行该指令 | 执行下一条指令 |
| 处理时间 | 较长（需要I/O） | 较短 |
| 频率 | 可能频繁 | 相对较低 |

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## 三、地址变换

### 3.1 地址变换过程

1. 根据逻辑地址获取页号和页内偏移
2. 查找页表，获取页表项
3. **检查状态位**：
   - 如果为1，页面在内存，直接转换地址
   - 如果为0，产生缺页中断
4. 缺页中断处理完成后，重新执行指令

### 3.2 地址变换机构

**硬件支持**：
- 页表基址寄存器
- 页表长度寄存器
- 快表（TLB）

**地址变换流程**：
```
逻辑地址 → 页号 + 偏移
    ↓
查快表 → 命中？→ 是 → 直接得到物理地址
    ↓ 未命中
查页表 → 在内存？→ 是 → 得到物理地址，更新快表
    ↓ 不在内存
缺页中断 → 调页 → 重新执行
```

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## 四、页面分配策略

### 4.1 固定分配局部置换

**策略**：
- 为每个进程分配固定数量的页框
- 缺页时，从该进程的页面中选择置换

**优点**：
- 实现简单
- 不影响其他进程

**缺点**：
- 分配过少，缺页率高
- 分配过多，浪费内存

### 4.2 可变分配全局置换

**策略**：
- 为每个进程分配一定页框，但可动态调整
- 缺页时，从所有页面中选择置换

**优点**：
- 灵活分配页框
- 系统整体缺页率低

**缺点**：
- 实现复杂
- 可能淘汰其他进程的页面

### 4.3 可变分配局部置换

**策略**：
- 为每个进程分配一定页框
- 缺页时，从该进程的页面中选择置换
- 根据缺页率动态调整页框数

**优点**：
- 兼顾灵活性和隔离性
- 系统性能好

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## 五、页面调入策略

### 5.1 预调页策略

**思想**：根据预测，提前调入可能需要的页面。

**适用场景**：
- 程序首次加载
- 顺序访问模式

### 5.2 请求调页策略

**思想**：需要时才调入页面。

**特点**：
- 实现简单
- 首次访问产生缺页中断

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## 六、考研重点

1. **请求分页的基本原理**：部分装入、请求调页
2. **页表项内容**：状态位、访问位、修改位、外存地址
3. **缺页中断**：处理过程、与一般中断的区别
4. **地址变换过程**：检查状态位、缺页处理
5. **页面分配策略**：固定分配、可变分配、局部置换、全局置换
6. **页面调入策略**：预调页、请求调页

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*下一节：4.8 页面置换算法*