第六章 虚拟存储器VIP免费

第六章虚拟存储器以CPU时间和外存空间换取昂贵内存空间，这是操作系统中的资源转换技术•6.1虚拟存储器的基本概念•6.2请求分页存储管理方式•6.3页面置换算法6.1虚拟存储器的基本概念一、程序局部性原理时间局部性一条指令被执行了，则在不久的将来它可能再被执行空间局部性若某一存储单元被使用，则在一定时间内，与该存储单元相邻的单元可能被使用局部性原理的具体体现：程序在执行时，大部分是顺序执行的指令，少部分是转移和过程调用指令。过程调用的嵌套深度一般不超过5，因此执行的范围不超过这组嵌套的过程。程序中存在相当多的循环结构，它们由少量指令组成，而被多次执行。程序中存在相当多对一定数据结构的操作，如数组操作，往往局限在较小范围内。二、虚拟存储器的概念虚拟内存（VirtualMemory）是指在具有层次结构存储器的计算机系统中，采用自动实现部分装入和部分对换功能，为用户提供一个比物理主存容量大得多的可寻址的一种“主存储器”。它使用户逻辑存储器与物理存储器分离，是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。实现虚拟存储器的物质基础是二级存储器结构和动态地址转换机构。经过操作系统的改造，把计算机的内存与外存有机的结合起来使用，从而得到一个容量很大的“内存”，这就是虚存。虚拟存储器实质上是把用户地址空间和实际的存储空间区分开来，当作两个不同的概念。它的容量主要受到两方面的限制：（1）指令中表示地址的字长。一个虚拟存储器的最大容量是由计算机的地址结构确定的。如：若CPU的有效地址长度为32位，则程序可以寻址范围是0～232-1，即虚存容量为4GB。(2)外存的容量。虚拟存储器的容量与主存的实际大小没有直接的关系，而是由主存与辅存的容量之和所确定。三、虚拟内存的特征虚拟性。虚拟内存不是扩大实际的物理内存，而是扩充逻辑内存的容量。部分装入。每个进程不是全部装入内存，而是分成若干个部分。当进程需要执行时，才将当前运行所需要的程序和数据装入内存。对换性。在一个进程运行期间，它所需要的程序和数据可以分多次调入。每次仅仅调入一部分，以满足当前程序执行的需要。而且，在内存中那些暂时不使用的程序和数据可以换到外存的交换区存放，以腾出尽量多的内存空间供可运行进程使用。四、引入虚拟存储技术的好处大程序：可在较小的可用内存中执行较大的用户程序；大的用户空间：提供给用户可用的虚拟内存空间通常大于物理内存(realmemory)并发：可在内存中容纳更多程序并发执行；易于开发：与覆盖技术比较，不必影响编程时的程序结构6.2请求分页存储管理方式1、基本思想在进程开始运行之前，不是装入全部页面，而是装入几个或零个页面，之后根据进程运行的需要，动态装入其它页面；当内存空间已满，而又需要装入新的页面时，则根据某种算法淘汰某个页面，以便装入新的页面XXXX7X5XXX34061260K-64K56K-60K52K-56K48K-52K44K-48K40K-44K36K-40K32K-36K28K-32K24K-28K20K-24K16K-20K12K-16K8K-12K4K-8K0K-4K28K-32K24K-28K20K-24K16K-20K12K-16K8K-12K4K-8K0K-4K虚地址空间物理地址空间}虚页页框2、页表表项页号、内存块号、驻留位、外存地址、访问位、修改位•驻留位（中断位）：表示该页是在内存还是在外存•访问位：根据访问位来决定淘汰哪页（由不同的算法决定）•修改位：查看此页是否在内存中被修改过页号中断位内存块号外存地址访问位修改位151413121110987654321000000000000000011110000101100000000000001111001000111010011010100010000000000100011000000000100110在/不在内存页表虚地址8196物理地址245803、缺页中断（PageFault）处理•在地址映射过程中，在页表中发现所要访问的页不在内存，则产生缺页中断。操作系统接到此中断信号后，就调出缺页中断处理程序，根据页表中给出的外存地址，准备将该页调入内存•此时应将缺页的进程挂起（调页完成唤醒）•如果内存中有空闲块，则分配一个块，将要调入的页装入该块，并修改页表中相应页表项目的驻留位及相应的内存块号•若此时内存中没有空闲块，则要淘汰某页（若被淘汰页在内存期间被修改过，则要将其写回外存）思考•缺页中断同一...