需求分页增加吞吐量而不增加周转时间

Question

在请求分页中，页面在进程需要时从磁盘读取到内存中。 这会导致磁盘 I/O 开销并使进程等待。

现在，我读到了一行（来自 Galvin 的“操作系统概念”一书的“虚拟内存”一章），指出需求分页可以提高吞吐量，而不会增加响应时间或周转时间。

我同意按需分页会增加吞吐量，但如果涉及磁盘 I/O，如何在不增加周转时间的情况下实现呢？

示例 考虑在时间 0 提交给系统的进程。 还要考虑该进程可能必须在设备队列中等待可变的时间。 流程由 3 页组成。 将页面从磁盘读取到内存所需的时间是 2ms。 执行该过程所需的总时间为 10 毫秒。

假设长期计划决定在时间 5 将进程添加到内存中。

无请求分页：

在内存中加载 3 页进程需要 2*3=6ms。 然后进程执行10ms。

在作业队列 5 中等待 内存中的加载过程 6 执行 10 因此TAT=5+6+10=21ms

需要分页：

首页在 2 毫秒内加载到内存中。 然后进程执行 4ms 并需要内存中的下一页。 因此进程被添加到磁盘的等待队列中，它等待 10 毫秒，然后在 2 毫秒内加载第二页。 然后进程执行 3ms 并要求第三页。 再次进程等待磁盘 5 毫秒，然后在 2 毫秒内加载页面。 然后进程执行 3ms 并终止。

在作业队列 5 中等待 加载第一页 2 执行 4 等待磁盘 10 在内存 2 中加载第二页 执行 3 等待磁盘 5 在内存 2 中加载第三页 执行 3 因此TAT=5+2+4+10+2+3+5+2+3=36ms

Answer 1

很容易看出为什么 response time 没有增加。由于您不需要将整个程序从磁盘加载到主存，因此响应时间肯定不会增加可能会减少，因为我们可以只在主存中加载部分程序来开始执行。

现在，turnaround time怎么没有增加。主要是因为它的总时间由进程消耗。因此，假设您没有需求分页，那么您首先将 整个程序 加载到仍需要 磁盘 I/O 的主内存中，然后开始执行。但是在按需分页中，您仅在需要时才逐部分加载程序，这又需要 磁盘 I/O。在最坏的情况下，即使在需要程序的所有页面的情况下，您也必须将整个程序加载到主内存中。无论哪种方式，与非需求分页系统相比，您都不执行任何额外的磁盘 I/O，因此不会增加周转时间。