第六章 虚拟存储器.ppt

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1、第六章虚拟存储器虚拟存储技术：在逻辑上把内存的容量扩大，利用硬盘空间作为虚拟内存。解决：大作业所需容量超过内存容量。同时运行的作业量大。实施：启动时分配、运行中进行换进换出等。6.1虚拟存储的基本概念虚拟存储器的引入:局部性原理:程序在执行过程中,在较短时间内呈现出局部顺序特征。表现：时间上的局限性和空间上的局限性。虚拟存储器：根据程序执行的局部性原理，可以把一部分代码保存在外储、一部分在内存中便可以运行。所谓“虚拟存储器”是能够把程序的部分代码保存在磁盘上、具有请求调入和置换功能，能够从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。虚拟存储器的实现方式虚拟存储器技术是在离散

2、分配存储管理方式的基础上实现的。实现的方式：分页请求系统和分段请求系统。分页请求系统：在分页存储管理系统基础上增加请求调页、页面置换功能形成页式虚拟存储系统。需要硬件支持：请求分页的页表机制。缺页中断机构。地址变换机构。分段请求系统：在分段存储管理系统基础上增加请求调段、分段置换功能形成段式虚拟存储系统。需要硬件支持：请求分段的段表机制。缺段中断机构。地址变换机构。虚拟存储器的特征：离散性。多次性：一个作业可以分成多次调入内存，没有必要在作业运行时把作业一次性全部装入内存。对换性：允许作业在运行过程中把暂时不使用的程序、数据从内存调到外存的对换区、需要时再调至内存：即允许

3、程序、数据的换进、换出。虚拟性：能够从逻辑上把内存的容量扩大。6.2请求分页存储管理方式实现虚拟存储器需要硬件支持和软件支持。请求分页中的硬件支持：需要：内存和外存的足够的容量，具有页表机制、缺页中断和地址变换机构。页表机制：主要用于把逻辑地址变换为物理地址。保存程序换进、换出的信息。页号物理块号状态位P访问字段A修改位M外存地址该页在外存的地址在内存中是否被修改过。在内存中被访问的次数。该页是否在内存。缺页中断机构：在请求分页系统中，每当要访问的页面不在内存，便产生一缺页中断。缺页中断的特点：在指令执行期间产生和处理中断信号。一条指令可能产生多次缺页中断。P169图6-

4、1。ABCopyAtoB123456地址变换机构：程序请求访问一页开始页号>页表长度越界中断YesCPU检索快表页表项在快表中?访问表页页在内存中?缺页中断修改快表修改访问位和修改位形成物理地址结束YesYes中断返回缺页中断处理保护CPU现场从外存中找到缺页内存满否？选择一页换出该页是否修改过？将该页写回外存OS命令CPU从外存读取缺页启动I/O硬件将一页从外存换入内存修改页表中断结束返回恢复CPU现场YesYes页面分配进程物理块分配：保证进程能正常运行最少物理块数确定。为每个进程分配物理块：固定或可变。对进程分配物理块数的算法。最小物理块：PageSizePageF

5、aultRateNumberofFrameAllocatedPageFaultRateWN这里的最小物理块数：保证进程能正常运行的最少块数，与硬件的结构有关：对于单地址指令、间接寻址方式：最少物理块数为2。指令页和数据页；允许间接寻址至少3块。页面分配和置换策略：固定分配局部置换可变分配全局置换固定分配局部置换：分配给进程的物理块数固定、置换也是从进程的物理块(局部)中选择换出。可变分配全局置换：分配给进程的物理块根据进程的缺页情况变化、换出块从系统所有进程(全局)选择。可变分配局部置换：分配给进程的物理块根据进程的缺页情况变化、置换从进程的物理块中选择(局部)分配算法分

6、配算法有：平均分配、按比例分配、考虑优先权分配。平均分配：根据系统总块数和当前的进程数平均分配。按比例分配：按每个进程的页面数分配物理块。bk=(Sk/∑Si)*Mbk--第k个进程分配的块数。Sk--第k个进程分配的页面数。∑Si--目前所有进程的页面数之和。M--内存的总物理块数。考虑优先权分配策略：给予重要、紧急的任务更高的优先权、更大的内存空间。页面调入策略页面调入策略需要考虑：何时调入页面、从何处调入页面、如何操作。何时调入页面：可以“预调页策略、请求调页策略”预调页策略：在预测的基础上、把不久后将被使用的页面预先调入内存，以减少在外存查找缺页的时间。请求调页策

7、略：当进程运行访问某程序和数据时，发现所在的页面不在内存、立即请求调页，系统把所需的页面调入内存。从何处调页请求分页系统中外存分：文件区和对换区。因此缺页调入内存有三种情况：当对换区空间足够时：运行前把进程有关的文件拷贝到对换区，运行过程直接从对换区调入所需的页面。当对换区空间不足时，凡是不会被修改的文件，直接从文件区调入。UNIX方式：与进程有关的文件放在文件区；因此未运行过的页面，都从文件区调入；而运行过程中换出的页面，放入对换区，以后从对换区调入。页面调入过程进程所需的页面不在内存向CPU发出缺页中断转中断处理程序中断处