操作系统 教学课件 作者 宗大华 宗涛 陈吉人 5虚拟存储课件.ppt

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1、第5章虚拟存储管理本章目录5.1请求页式虚拟存储管理基础5.1.1虚拟存储器5.1.2请求页式虚拟存储管理5.2请求页式的替换策略5.2.1替换策略综述5.2.2请求页式静态替换策略5.2.3关于静态替换策略的进一步讨论5.2.4请求页式动态替换策略5.3请求段式虚拟存储管理5.3.1请求段式虚拟存储管理5.3.2段的动态链接5.4Linux的存储管理5.4.1Linux存储管理的硬件基础5.4.2Linux多级页表的地址转换5.4.3内存空间的管理5.4.4管理虚拟存储空间的数据结构除分支和调用指令，程序的执行都是顺序的。分支和调

2、用指令在所有程序指令中只占很少一部分。大多数情况下，要读取的下一条指令肯定都是紧跟在已取到的上一条指令之后的。5.1请求页式虚拟存储管理基础5.1.1虚拟存储器程序执行的“局部性”原理1.程序执行的“局部性”原理，是指程序在执行的某一时刻，并不是均匀地访问它的整个地址空间，而往往是集中于某一小部分区域。..程序执行的局部性，具体表现在几个方面：(1)(2)程序中很少会出现很长的、一个过程调用接着又一个过程调用的调用序列。在较短的时间内，指令的引用大多局限在很少几个过程中，不会一会儿是这个过程，一会儿是那个过程。(3)大多数循环结构都

3、由较少的几条指令重复若干次组成，循环过程中的计算，也多被限制在程序中的一个很小的相邻部分完成。(4)许多程序中的计算都涉及到对数组、文件记录之类数据的处理，而对这些数据的引用，其实都是对位置相邻的数据项进行操作。虚拟存储器2.程序执行的“局部性”原理给人们重要的启示是：其实程序并不是必须全部都在内存后才能运行，只要关键的那一小部分在内存就可以了。..有了“局部性”原理的支撑，一个新程序运行时，只需把包含程序开始处的一个或几个块（页或段）从磁盘读入内存就行。运行过程中，若对存储器的访问在这些块里，那么通过页表或段表对逻辑地址的动态重定

4、位，执行就可顺利进行。如果CPU需要访问一个不在内存中的逻辑地址，那就产生一个中断，告知CPU对内存的访问出现了故障。这时，操作系统就阻塞正在执行的进程，产生磁盘I/O请求，把包含引起访问故障的那个逻辑地址所在的块取到内存。这样，被阻塞进程就可重新成为就绪状态，继续运行下去。.有了“局部性”原理的支撑，有了操作系统新的工作模式，用户在程序设计时就完全不需要去顾忌内存的大小。这时给程序人员的感觉是，他面对的是一个巨大的“内存储器”，其大小只与磁盘存储器有关。.所谓“虚拟存储器”，实为一种扩大内存容量的软件设计技术，它把辅存作为计算机实

5、际内存的后援，操作系统把当前需要使用的那部分程序、数据等内容读入内存，其他部分保存在磁盘上，必要时由操作系统实施内存和磁盘之间的信息交换。.在虚拟存储意义下，系统向每个用户提供一个虚拟存储器，用户作业的相对地址空间，就是系统提供给他的虚拟存储器。这时称用户作业的相对地址空间为“虚拟地址空间”，里面的相对地址称为“虚拟地址”。虚拟存储要解决的问题3.(1)读取策略所谓“预约式”，是利用磁盘I/O操作中所具有的寻道时间和旋转延迟特性，一次顺序读入后面的多个块，把可能需要的块提前读入供程序使用，这比需要哪块才去读哪块显得更加有效些。.指在

6、程序运行过程中，何时把所需要的块调入内存的策略。.所谓“请求式”，指当访问需要某块里的信息、而这块当时又不在内存时，才把这块从辅存换入内存.放置策略(2).主要是针对请求页式管理的，当要把所需的页面信息从辅存调入内存时，内存必须要有空闲页。放置策略用来决定把所需要的页面存放到内存的哪个空闲页帧去。.所谓“固定”的放置策略，就是静态放置策略，指为作业程序分配固定数目的帧，页面只能存放在这些页帧里；所谓“可变”的放置策略，就是动态放置策略，是指分配给作业程序的页帧随需要不断变化。(3)替换策略.如果放置时内存里没有空闲的区域，那么就必须

7、先要把当前暂时不用的信息从内存替换出去，以便腾出位置进行放置，这是替换策略需要解决的问题。.所谓“局部”替换策略，指只在分配给作业使用的帧里选择替换对象；所谓“全局”替换策略，指把整个内存页帧都作为替换的候选对象，不去管它们属于哪一个作业进程。返回目录1.请求页式虚拟存储管理的基本思想5.1.2请求页式虚拟存储管理作业全部在磁盘，只把要用的若干页面装入页帧。运行时虚拟地址转换成数对：（页号，页内位移）。由页号查页表，若该页在内存某页帧，就得到物理地址，运行继续进行；若该页面不在内存，表示发生了“页面失效”，俗称“缺页”，运行无法继续

8、。此时系统根据所缺页的页号，把它从辅存调入内存，修改页表后，程序在原先暂停处继续运行。.04KB8KB12KB16KB20KB24KB28KB32KB36KB40KB44KB48KB52KB56KB60KB64KB虚拟地址空间虚拟页面