文档介绍：第六章    虚拟存储器
虚拟存储器的基本概念
1. 概述
问题的提出:
程序大于内存
程序暂时不执行或运行完是否还要占用内存
虚拟存储器的基本思想是:程序、数据、堆栈的大小可以超过内存的大小,操作系统把程序当前使用的部分保留在内存,而把其它部分保存在磁盘上,并在需要时在内存和磁盘之间动态交换
虚拟存储器支持多道程序设计技术
2. 虚拟存储器
定义:具有请求调入功能和自换功能,能从逻辑上对内存容量进行扩充的存储器系统。虚拟存储器就是一个地址空间,且具有比实存大得多的容量。
虚拟存储器(续)
对用户:指令地址部分所限定的比实存大得多的地址实间。
对系统:借助于各种表格机构,体现虚拟实间。
3. 虚拟存储的特征
离散性:指在内存分配的时候进行离散分配,这是其他几个特征的基础。(连续性)
交换性:指允许在作业的运行过程中换进、换出。(驻留性)
多次性:制一个作业被分成多次地调入内存运行。(一次性)
虚拟性:指能够从逻辑上扩充内存容量。
以CPU时间和外存空间换取昂贵内存空间,这是操作系统中的资源转换技术
4. 虚拟存储器的容量
一个虚拟存储器的最大容量是由计算机的地址结构确定的。如:若CPU的有效地址长度为32位,则程序可以寻址范围是0~(2^32)-1 ,即虚存容量为 4GB。
虚拟存储器的容量与主存的实际大小没有直接的关系,而是由主存与辅存的容量之和所确定。
程序局部性原理
在一段时间内一个程序的执行往往呈现出高度的局部性,表现在时间与空间两方面
时间局部性:
一条指令被执行了,则在不久的将来它可能再被执行
空间局部性:
若某一存储单元被使用,则在一定时间内,与该存储单元相邻的单元可能被使用
5. 局部性原理
6. 虚拟存储技术
虚存:把内存与外存有机的结合起来使用,从而得到一个容量很大的“内存”,这就是虚存
实现思想:当进程运行时,先将一部分程序装入内存,另一部分暂时留在外存,当要执行的指令不在内存时,由系统自动完成将它们从外存调入内存工作
目的:提高内存利用率
实现方式:分页请求系统、请求分段系统
. 请求式分页存储管理
请求分页中的硬件支持
请求式分页也称虚拟页式存储管理
与纯分页存储管理不同,请求式分页管理系统在进程开始运行之前,不是装入全部页面,而是装入一个或零个页面,之后根据进程运行的需要,动态装入其它页面;当内存空间已满,而又需要装入新的页面时,则根据某种算法淘汰某个页面,以便装入新的页面
系统需要解决下面三个问题:
系统如何获知进程当前所需页面不在主存。
当发现缺页时,如何把所缺页面调入主存。
当主存中没有空闲的页框时,为了要接受一个新页,需要把老的一页淘汰出去,根据什么策略选择欲淘汰的页面。
2. 页表机制
状态位(存在位):表示该页是在内存还是在外存
访问位:表示该页最近被访问过,根据访问位来决定淘汰哪页
修改位:查看此页是否在内存中被修改过
外存地址:用于指出该页在外存中的地址,通常是物理块号,供调如该页时使用。
页号
物理块号
状态位
外存地址
访问位
修改位