操作系统_____虚拟存储管理课件.ppt

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1、第9章虚拟存储管理9.1虚拟存储系统的基本概念一、存储管理技术1．“实存”管理技术：作业运行时，整个作业的逻辑地址空间必须全部装入主存。当作业大于主存可用空间时，无法运行。2．“虚拟存储”管理技术（1）虚拟存储器：实际上并不存在的存储器。（2）逻辑地址空间：一个程序被编译连接后产生的目标程序的地址的集合。逻辑地址----目标程序中指令和数据放置的位置。（3）物理地址空间：CPU能直接访问的主存的地址空间。（4）逻辑地址空间与物理地址空间的关系----概念上不同，且又有联系。前者----程序的指令和数据放置的逻辑上的空间；后者----程序在执行时实际存放其指令和数

2、据的物理空间。3．虚拟地址与实地址进程要执行程序，这也就是说进程要访问的是程序的指令和数据的逻辑地址。而进程必须在处理器上运行，它通过处理器才能访问指令和数据，这样指令和数据必须存放在处理器能直接访问的主存中，也就是说处理所实际访问的是存放指令和数据的主存地址。（1）虚拟地址：一个运行进程所访问的地址。虚拟地址空间----一个运行进程可访问的虚地址的集合。（2）实地址：处理器可直接访问的主存地址。实地址空间----计算机的主存。二、进程的虚拟地址空间包含的信息1．内容：.正文(程序可执行代码).数据(包括已初始化数据、未初始化数据、修改过的数据).堆栈.共享主存

3、区.共享库2．说明：.正文----运行同一程序的进程共享；.数据----私用。.共享主存区----由程序将其映射到自己地址空间后，与其他进程共享其中的信息。.共享库----包含正文部分----访问库的所有进程共享。数据部分----数据私有（每个进程有自己的副本）三、虚拟存储管理技术1．好处（1）只把进程当前所用部分放在主存，减少进程启动和滚进滚出的开销；（2）主存中可同时容纳大量进程，提高系统多道程度和并行性。2．代价（1）地址转换表等主存的开销；（2）地址转换增加了每条指令的执行时间。（3）页面调度消耗磁盘I/O操作时间。3．分类（1）分页技术；（2）分段技术

4、；（3）分段加分页技术。9.2分页存储管理.虚拟存储器的工作原理1．工作原理：作业信息保留在磁盘上，请求装入，只装一部分，执行中若访问的信息不在，再从盘上装入。2．程序特点：部分互斥----执行这部分，则不会执行另一部分；具有局限性：一段时间循环执行一些指令或访问某些数据。.页式虚拟存储管理作业信息磁盘部分页面（当前要用到的）CPU主存----在，页式地址转换否，“缺页中断”，操作系统将其装入。9.2.1分页系统中的地址转换1．直接映象的页地址转换（1）方法(2）问题：影响处理器执行指令的速度，使速度降低为原来的1/2。----CPU至少两次访问主存。2．多级页

5、表的地址转换（1）在分页系统的地址变换中面临两个问题：页表可能会非常大。地址映射（转换）应非常快。例：每个进程虚地址空间231=20千兆字节；使用29=512byte的页面；每个进程的页表表目可达222个（231－29）。或：WindowsNT使用CPU是32位地址；页面大小为4KB(212)；进程最多可以使用页面220(100多万)个。若：每个页表表目占4byte；每个进程的页表所占的空间222byte（2）分级页表：将页表按固定大小分成为一个个页面。例：将页表分成大小为212=4KB的页面（小页表）；每个小页表的页面可有210=1K个页表表目（每个表目4by

6、te）；共210=1K个小页表。（3）顶级页表：为管理和索引查找1K个小页表，设置的页表目录。包含有1K个表目项，分别指出每个次级小页表所在物理页号和其他有关状态信息。----每进程有一个页目表。----每个小页表本身是二级页表。例：虚地址0080300BH----页目录=2，页表=3，偏移量=B。地址变换----页目录=2顶级页表，得该二级页表所在主存页架号；页表=3页表，得该虚地址的页面所在的主存页架号与偏移量=B拼成主存物理地址。3．反向页表的地址转换----解决页表过大的另一方法（1）作用：反向页表----页面表表目：物理页架→虚地址（2）哈希技术：①作

7、用：虚地址→物理地址②方法：图9.3。4．快表的地址转换----解决地址转换的速度问题（1）方法：将部分常用页表表目放入高速缓冲器中----快表。（2）特点：数目少（64¬256个表目）----关联高速缓存，价贵；访问速度快（高于访问主存速度的一个数量级）。（3）内容：虚页号、虚地址对应进程、物理页架号、页面保护权限。（4）地址转换方法----与页表相结合：虚地址v----（p，d）。以页号p查快表----在，由快表送出相应的页架号；与页内地址一起构成绝对地址。不在，页表，得页架号，与页内地址拼成绝对地址。同时将该页的页号、页架号送入快表的空闲表目中。(5）说明

8、：①使用快表的依据：程序