《虚拟存储管理》PPT课件

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1、第6章虚拟存储管理本章要点●虚拟存储器的引入●请求页式存储管理●请求段式存储管理●6.1虚拟存储器的引入前面介绍的存储管理方案要求作业全部装入内存才可运行。但这会出现两种情况：●有的作业因太大，内存装不下而无法运行。●系统中作业数太多，因系统容量有限只能让少数作业先运行。3局部性原理（理论基础）1968年P.Denning提出●程序执行时，大多数情况下是顺序执行的。●过程调用会使程序的执行轨迹从一部分内存区域转至另一部分区域，但过程调用的深度不会超过5。●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，

2、往往局限在很小的范围内。局部性原理4局部性的表现●时间局部性程序中的的某条指令一旦执行，不久后会再次执行。●空间局部性程序一旦访问某存储单元，不久后会访问其附近的存储单元。5虚拟存储器的定义基于局部性理论，程序在执行时常常会局部于某一存储单元附近。一个进程在运行时，没有必要将其全部装入内存，而仅将那些当前要运行的那部分装入内存，其余部分可以暂时留在磁盘。当进程访问不在内存的那部分程序和数据时再将它调入内存。如果此时内存已满，无法装入新的程序和数据，可以将暂时不用的部分程序和数据置换出去，腾出内存空间后再将需要的调入内存，使进程

3、能继续运行。6虚拟存储器的定义这样一来，可以使得一个很大的程序在一个比较小的内存空间上运行；也可以使内存中同时装入更多的进程并发地执行。从用户角度看，系统具有的内存容量要比实际大得多，所以称为虚拟存储器。7虚拟存储器的定义所谓虚拟存储器是指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。●离散性作业不装入连续的存储空间，内存分配采用离散分配方●多次性一个作业被分割，被多次调入内存。●对换性作业在运行过程中换进、换出内存。●虚拟性从逻辑上扩充了内存的容量。虚拟存储器的特征8将虚拟存储器用在页式存储管理系

4、统中，进程的多个页根据需要调入内存，当内存空间紧张时再将暂时不用的页调出。因为页是根据需要请求调入的，因此被称为请求页式存储管理系统。实现请求页式存储管理系统，需要一定的硬件支持。除了需要一定容量的内存和外存兑换区之外，还需要页表机制、缺页中断机构和地址变换机构。●6.2请求页式存储管理9●状态位P：记录该页是否在内存。P=1该页在内存；P=0该页不在内存。●访问字段A：记录该页在一段时间内被访问的次数。●修改位M：记录该页在内存期间是否被修改过。M=1该页调入内存后被修改过；M=0该页调入内存后未被修改过。●外存地址：该页在

5、外存的地址。页表的扩充●6.2请求页式存储管理10缺页中断机构主要表现在（与一般中断的主要区别）：●在指令执行期间产生和处理中断信号。通常CPU外部中断，是在每条指令执行完毕后去检查是否有中断请求到达。而缺页中断是在指令执行期间，发现所要访问的指令或数据不在内存时产生和处理。缺页中断是一种特殊的中断11缺页中断机构主要表现在（与一般中断的主要区别）：●一条指令执行期间，可能产生多次缺页中断。基于这些特性，系统中的硬件机构应能够保存多次中断时的状态，并保存最后能返回到中断前产生缺页中断的指令处继续执行。12地址变换机构请求页式存

6、储管理系统的地址变换机构，是在页式存储管理系统基础之上，为实现虚拟存储器而增加了某些功能所形成的。增加的功能有产生和处理缺页中断、从内存换出一页和调出一页。13地址变换机构14请求页式存储管理驻留集管理驻留集管理包括以下内容：●保证进程正常运行所需的最少物理块数是多少？●为每个进程分配物理块时，其数目是固定的、还是可变的？●如何为进程置换物理块，是局部置换？还是全局置换？15●物理块越多越好！——虚拟？●随着为进程分配的物理块数目的减少，将使进程执行中的缺页率提高，从而降低进程的执行速度。●能保证进程正常运行所需的最小物理块数

7、是多少？这与计算机的硬件结构有关，取决于指令的格式、功能和寻址方式。最少物理块数进程正常运行需要多少物理块?16驻留集管理除了分配策略，系统还要考虑换出策略。在考虑换出一页时，有两种置换策略：局部置换和全局置换。局部置换策略是指在缺页的进程中选择一页换出。全局置换策略是指在所有驻留在内存的页中进行选择，不管它属于哪个进程。综合分配策略和置换策略，固定分配就意味着使用局部置换。可变分配策略显然即可以采用局部置换策略，也可以采用全局置换策略。于是可以组合出以下三种适用的策略：17驻留集管理●固定分配、局部置换●为每个进程分配固定页

8、数的内存空间、且运行过程中不变。●当进程缺页时，只能从该进程在内存的几个页面中选出一页换出，然后再调入一页，保证进程的页数不变。●可变分配、全局置换●系统开始先为每个进程分配一定数目的物理块。整个系统有一空闲物理块链，当某进程缺页时，系统从空闲链中选出一块分配给进程。●空闲链