《虚拟存储器》PPT课件

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1、计算机组成原理PrinciplesofComputerOrganization广义双语教学课程http://211.64.192.109/skyclass25/青岛理工大学校级精品课程http://jx.qtech.edu.cn/ec/C84/盛建伦jlsheng@qtech.edu.cn虚拟存储器VirtualMemoryVirtualmemoryisacomputersystemtechniquewhichgivesanapplicationprogramtheimpressionthatithascontiguousworkingmemory,whileinfactitm

2、aybephysicallyfragmentedandmayevenoverflowontodiskstorage.Systemsthatusethistechniquemakeprogrammingoflargeapplicationseasieranduserealphysicalmemory(e.g.RAM)moreefficientlythanthosewithoutvirtualmemory.盛建伦jlsheng@qtech.edu.cn虚拟存储器指的是“主存-辅存”层次。它能使该层次具有辅存的容量，接近于主存的等效速度和辅存的每位成本。它使得程序员可以按比主存大得多

3、的虚存空间编制程序。对于大的程序，可以先分配少数几个页面，将该程序的一部分装入主存。在运行中间，发生缺页时再按需陆续调入。只要主存容量大于某个最小值，不论机器配备多大容量的主存，程序可不必作任何修改照样能运行。主存实际容量的大小会影响系统工作的效率和解题速度。虚拟存储系统的设计目标是：设法获得主存储器的最佳使用，形成一个高性能、低价格的大容量存储器。虚拟存储器的管理方法有：页式、段式和段页式。盛建伦jlsheng@qtech.edu.cn虚拟存储器的地址映象（或称定位算法）是指每个虚页按什么规则（算法）装入（定位于）实存，地址变换是指程序按照映象关系装入实存后，在程序运行时虚地

4、址如何变换成对应的实存地址。当处理机发出访存地址时，首先进行虚地址到主存实地址的映象变换，如果出现页故障，再进行虚地址到辅存实地址的映象变换。虚地址到主存实地址的地址映射变换有：直接映射，相联映射，组相联映射，段相联映射等。虚拟存储器和Cache-主存层次的管理原则基本相同。把程序中常用的页（块）驻留在较高速的存储器中。一旦某页变的不常用了，则把它替换出去。盛建伦jlsheng@qtech.edu.cn当CPU访问主存不命中时，必须从辅存把包含这个字的1个数据块传送到主存，然后，CPU才能在主存中访问到这个字。若传送该数据块的时间为TB，TA2=TB+TM则“主存-辅存”层次的

5、平均访问时间TA=H·TA1+（1—H）·TA2=H·TM+（1—H）·（TB+TM）=TM+（1—H）·TBEmbeddedsystemsandotherspecial-purposecomputersystemswhichrequireveryfast,veryconsistentresponsetimedonotgenerallyusevirtualmemory.盛建伦jlsheng@qtech.edu.cnAlmostallimplementationsofvirtualmemorydividethevirtualaddressspaceofanapplicationp

6、rogramintopages;apageisablockofcontiguousvirtualmemoryaddresses.页式虚拟存储器（Pagedvirtualmemory）页式虚拟存储器把虚存空间分成页，实存空间也分成同样大小的页，称为实页和物理页，虚存的页面称为虚页或逻辑页。虚存空间划分成个页面，每个页面容量为个存储单元。实存只有个页面。<<页面大小一般为1k字~8K字。程序员按虚存空间编制程序。虚地址是逻辑地址，由虚页号及页内地址组成，必须经过地址变换得到主存/辅存实地址。页的划分是机械的，与程序结构和大小无关。盛建伦jlsheng@qtech.edu.cn程序在

7、装入主存前由操作系统分配页面。如果分配的页面比程序需要的少，就先装入一部分，其他部分在需要的时候再装入。虚存地址到主存实地址的映象变换是由页表实现的。页表应该在主存中，这样每次访存都要加上一次访存查页表PageTable。Almostallimplementationsusepagetablestotranslatethevirtualaddressesseenbytheapplicationprogramintophysicaladdresses(alsoreferredtoas"real