西安交通大学操作系统原理课件第九章.ppt

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1、Chapter9VirtualMemoryBackground（背景）DemandPaging（请求页式）PerformanceofDemandPaging（请求页式的性能）PageReplacement（页置换）Page-ReplacementAlgorithms（页置换算法）AllocationofFrames（页框的分配）Thrashing（颠簸）OtherConsiderations（其他考虑）9.1Background为了在内存空间运行超过内存总容量的大作业或者同时运行大量作业解决的方法是从逻辑上扩充内存容量这就是虚拟存储技术所要解决的主要问题9.1Background实现虚拟存储

2、器要解决:程序部分运行可以吗?发现程序不在内存时,如何将其装入后继续运行?内存无空间时怎么办?9.1BackgroundVirtualmemoryisatechniquethatallowstheexecutionofprocessesthatmaynotbecompletelyinmemory.（虚拟内存是一种允许进程部分装入内存就可以执行的技术）principleoflocality局部性原理:时间局部性，空间局部性Onlypartoftheprogramneedstobeinmemoryforexecution（只有运行的部分程序需要在内存中）.程序的局部性原理在一段时间内，程序的执行

3、仅局限于某个部分；相应地，它所访问的存储空间也局限于某个区域内。程序在执行时，除了少部分的转移和过程调用指令外，大多数仍是顺序执行的。子程序调用将会使程序的执行由一部分内存区域转至另一部分区域。但在大多数情况下，过程调用的深度都不超过5。程序中存在许多循环结构，循环体中的指令被多次执行。程序中还包括许多对数据结构的处理，如对连续的存储空间——数组的访问，往往局限于很小的范围内。时间局部性：由于程序中存在着大量的循环操作某条指令一旦执行，则不久该指令可能再次被执行；某个存储单元被访问，则不久该存储单元可能再次被访问。空间局部性：由于程序的顺序执行一旦程序访问了某个存储单元，则其附近的存储单元也

4、最有可能被访问。即程序在一段时间内所访问的地址，可能集中在一定的范围内局部性表现9.1BackgroundLogicaladdressspacecanthereforebemuchlargerthanphysicaladdressspace（逻辑地址空间能够比物理地址空间大）.Needtoallowpagestobeswappedinandout（必须允许页面能够被换入和换出）.VirtualMemoryThatisLargerThanPhysicalMemory9.1BackgroundVirtualmemorycanbeimplementedvia（虚拟内存能够通过以下方法来实现）:D

5、emandpaging（请求页式）Demandsegmentation（请求段式）虚拟存储器的特征离散性:在内存分配时采用离散的分配方式，是虚拟存储器的最基本的特征。多次性:一个作业被分成多次调入内存运行，即在作业运行时没有必要将其全部装入，只须将当前要运行的那部分程序和数据装入内存即可。是虚拟存储器最重要的特征。对换性:作业运行过程中信息在内存和外存的对换区之间换进、换出。虚拟性:从逻辑上扩充内存容量，使用户所看到的内存容量远大于实际内存容量。在分页系统的基础上，增加了请求调页功能、页面置换功能所形成的虚拟存储系统需解决:取页--将哪部分装入内存置页--将调入的页放在什么地方淘汰--内存不

6、足时，将哪些页换出内存9.2DemandPaging9.2DemandPagingBringapageintomemoryonlywhenitisneeded（只有在一个页需要的时候才把它装入内存）.LessI/Oneeded（需要很少的I/O）Lessmemoryneeded（需要很少的内存）Fasterresponse（快速响应）Moreusers（多用户）HardwareSupportinvalidreference（无效的访问）abort（中止）not-in-memory（不在内存）bringtomemory（换入内存）9.2.1Pagetablefordemandpaging在

7、分页的页表机制上形成增加若干信息项，供程序(数据)在换进、换出时参考页号物理块号状态位P访问字段A修改位M外存地址状态位（存在位P）：指示该页是否已调入内存。访问字段A：记录本页在一段时间内被访问的次数，或最近已有多长时间未被访问，提供给置换算法选择换出页面时参考。修改位M：表示该页在调入内存后是否被修改过。外存地址：指出该页在外存上的地址，供调入该页时使用。9.2.1Pagetablefordemandpa