第8章 虚拟存储管理VIP免费

第8章虚拟存储管理技术引言8．1虚拟存储器的基本概念8．2请求分页式存储管理方式8．3请求分段式存储管理方式8．4Linux存储管理8．5Windows存储管理引言上一章介绍了实存储管理技术，各种实存储管理技术有一个共同的特点，即它们都要求把进程全部装入内存才能运行。在运行过程中，往往可能出现两种情况：要求运行的进程所需的内存空间之和大于系统的内存空间，只能有部分进程能够装入内存运行，而其它进程只有留在外存中等待；逻辑地址空间大于存储空间的进程无法在系统中运行。为了解决以上问题，可有两种解决方案：一是从物理上增加内存容量。但这受到机器寻址能力的限制，不能无限扩充，而且无疑会增加系统成本；二是从逻辑上扩充内存容量，这就是本章所要讨论的“虚拟存储”管理技术。8．1虚拟存储器的基本概念虚拟存储管理要研究的问题是：1.作业信息不全部装入主存，能否保证作业的正确运行？回答是肯定的,1968年P.Denning研究了程序执行时的局部性原理。2.以CPU时间和外存空间换取昂贵内存空间，如何进行动态调度？8．1虚拟存储器的基本概念程序的局部性原理：指程序在执行过程中的一个较短时间内，所执行的指令地址或操作数地址分别局限于一定的存储区域中。具体地表现为时间局部性和空间局部性。8．1．1局部性原理程序执行呈现局部性规律的原因：–程序执行时，大多数情况下是顺序执行的。–很少出现连续的过程调用，相反，程序中过程调用的深度限制在小范围内，一段时间内，指令引用被局限在很少几个过程中。–程序中有许多循环语句，这些语句会重复多次执行。–程序中对数据结构的操作，往往局限在很小的范围内。8．1．1局部性原理局部性原理的表现形式：时间局限性：如果某条指令被执行，则在不久的将来，该指令可能被再次执行；如果某个数据结构被访问，则在不久的将来，该数据结构可能再次被访问。产生时间局限性的主要原因是程序中存在着大量的循环操作。空间局限性：一旦程序访问了某个存储单元，则在不久的将来，其附近的存储单元也可能被访问，即程序在一段时间内所访问的地址，可能集中在一定的范围内。产生空间局限性的主要原因是程序的顺序执行。实现虚拟存储器的理论基础：局部性原理。8．1．2虚拟存储器实现方法：一个进程在运行之时，没有必要全部装入内存，而只把当前运行所需要的页（段）装入内存便可启动运行，而其余部分则存放在磁盘上。程序在运行时，如果所需要的页（段）已经调入内存，便可以继续执行下去。如果所需要的页（段）不在内存，此时程序应利用操作系统所提供的请求调页（段）功能，将该页（段）调入内存，以使程序能够运行下去。如果此时分配给该程序的内存已全部占用，不能装入新的页（段），则需要利用系统的置换功能，把内存中暂时不用的页（段）调出至磁盘上，腾出足够的内存空间，再将所要装入的页（段）调入内存，使程序能够继续运行下去。8．1．2虚拟存储器虚拟存储器的定义：是指仅把进程的一部分装入内存便可运行的存储器系统，它具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。虚拟存储器的逻辑容量：虚拟存储器的逻辑容量由系统的寻址能力和外存容量之和所决定。8．1．2虚拟存储器虚拟存储管理主要采用以下技术实现：•请求分页虚拟存储管理•请求分段虚拟存储管理•请求段页式虚拟存储管理8．2请求分页式存储管理方式请求分页式存储管理是在分页式存储管理的基础上，增加了请求调页功能、页面置换功能而形成的页式虚拟存储系统。它是目前常用的一种虚拟存储器的方式。8．2请求分页式存储管理方式•基本原理：在请求分页式存储管理系统中，进程运行之前将一部分页面装入内存，另外一部分页面则装入外存。在进程运行过程中，如果所访问的页面不在内存中，则发生缺页中断，进入操作系统，由操作系统进行页面的动态调度。•系统需要解决下面三个问题：–系统如何获知进程当前所需页面不在主存。–当发现缺页时，如何把所缺页面调入主存。–当主存中没有空闲的页框时，为了要接受一个新页，需要把老的一页淘汰出去，根据什么策略选择欲淘汰的页面。8．2．1请求分页式存储管理的...