虚拟存储器课件.ppt

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1、§2虚拟存储器1961年英国曼彻斯特大学Kilbrn等人提出70年代广泛地应用于大中型计算机系统中目前许多微型机也开始使用虚拟存储器是进一步完善主存-辅存存储层次，解决主存容量提出的。虚拟存储器的特点多个进程可以共享主存空间程序员不必做存储管理工作采用动态再定位，简化了程序的装入目录不同的虚拟存储管理方式页式虚拟存储器构成页式虚拟存储器实现中的问题虚拟地址空间实际地址空间映射压缩不同的虚拟存储管理方式通过增设地址映像表机构来实现程序在主存中的定位。这种定位技术是将程序分割成若干较小的段或页，用相应的映像表机构来指明程序的某段或某页是否已装入内存。段式管理页式管理段页式管理段式

2、管理段为程序的逻辑单位段表，本身也是段，常驻内存，也可以在辅存，需要时调入主存。段表结构：段名、地址、装入位、段长、访问方式。段表基址寄存器：指明段表的启始地址。能使大程序分模块编制，并行编程，缩短时间便于几道程序共用已在内存内的程序和数据；各段是按其逻辑特点组合的，容易以段为单位实现存储保护。人工建立。3kA41.5k0段1段2段3段4段5段6段1k2k3k1k2k2k4ka701A2段4段0段1k1k++605041k2k13025k3k110001k1段名地址装入位段长访问方式a已装入段表长度段表基地址段表基址寄存器实主存空间A道程序的程序空间A道程序的段表2.5k主程

3、序(0段)1k1段2段3段0500020002000段号段长起址01k8k150016k22009k320030k08k9k16k30k程序空间主存储器地址映象方法：每个程序段都从0地址开始编址，长度可长可短，可以在程序执行过程中动态改变程序段的长度。地址变换方法：由用户号找到基址寄存器从基址寄存器中读出段表的起始地址把起始地址与多用户虚地址中段号相加得到段表地址把段表中给出的起始地址与段内偏移D相加就能得到主存实地址0段表长度段表基址6As段名起始地址装入位段长访问方式用户号U段号S段内偏移D多用户虚地址主存实地址432101n-1As段表基址寄存器一个用户（

4、一道作业）的段表段式管理优缺点优点程序的模块化性能好便于程序和数据的共享程序的动态链接和调度比较容易便于实现信息保护缺点地址变换所花费的时间比较长，做两次加法运算主存储器的利用率往往比较低对辅存（磁盘存储器）的管理比较困难段分配算法首先分配：顺序扫描可用区域表，当找到第一个不小于调入段长度的可用区时，立即分配。最佳分配：先扫描全部可用区域表，然后寻找一个可用区进行分配，使之分配后段间可用区零头最小。举例0.5k03k7k8k10kCBADEF1k2.5k2k03k7k8k10kCBA主存程序主存03k7k8k10kCBA主存DEF4k6.5kED5.5k9k(a)需依次调入D

5、、E、F段(b)首先分配法D、E、F段全被调入（c)最佳分配法F段无法调入页式管理页式虚拟存储器把虚拟地址空间划分成一个个固定大小的块,每块称为一页,把主存储器的地址空间也按虚拟地址空间同样的大小划分为页。页是一种逻辑上的划分，它可以由系统软件任意指定。虚拟地址空间中的页称为虚页，主存地址空间中的页称为实页。每个用户使用一个基址寄存器（在CPU内），通过用户号U可以直接找到与这个用户程序相对应的基址寄存器，从这个基址寄存器中读出页表起始地址。访问这个页表地址，把得到的主存页号p与虚地址中的页内偏移直接拼接起来得到主存实地址。页式管理把主存空间和程序空间机械地等分成固定大小的页

6、，按顺序编号；页表。如下图。特点：页表项简单，查找速度快；页面大小固定不利于系统的效率，有些系统可调整其大小。例：MC88200应用程序4kb系统程序512kb页式管理在存储空间较大时，由于页表过大，效率降低。存储空间的保护困难。0124k4k4kD道程序程序空间虚存页号ABC04k-132k-1D程序标志号bNvNrnrnv271161021D道程序页表虚存页号主存起点装如位访问方式专用位基号虚页号页内偏移实页号页内偏移0124k4k4kD道程序程序空间虚存页号ABC04k-132k-1271161021D道程序页表虚存页号主存起点装如位访问方式专用位XNvNr多用户虚地址

7、用户标志u用户虚页号页内位移多用户虚页号某道程序的地址由u转换成基号bx页表基址寄存器nvnr实页号装入位nv1已装入主存主存地址寄存器举例虚地址空间32位，页面大小为1kb（10位）页表地址段将达22位，32-10=22页表的长度为4兆行(222=4096k=4M)如主存容量为8MB则页表字段为13位，每行为2+1字节则页表容量为4MB*3=12MB＞主存容量0页1页2页3页页号主存页号0123用户程序主存储器页表页式虚拟存储器的地址映象Pa装入修改主存页号标志用户号U虚页号P页内偏移D页内偏移d2p