4.2虚拟存储器管理讲义.pptVIP

4.5 虚拟存储器的基本概念 2. 虚拟存储器 具有请求调入功能和置换功能,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。  作业信息不全部装入主存，能否保证作业的正确运行？ 回答是肯定的,1968年P.Denning研究了程序执行时的局部性原理。  2.程序的局部性原理： 指程序在执行过程中的一个较短时间内，所执行的指令地址或操作数地址分别局限于一定的存储区域中。又可细分时间局部性和空间局部性。 第一，程序中只有少量分支和过程调用，大都是顺序执行的指令。 第二，程序包含若干循环，是由相对较少的指令组成，在循环过程中，计算被限制在程序中很小的相邻部分中。 第三，很少出现连续的过程调用，相反，程序中过程调用的深度限制在小范围内，一段时间内，指令引用被局限在很少几个过程中。 第四，对于连续访问数组之类的数据结构，往往是对存储区域中相邻位置的数据的操作。 第五，程序中有些部分是彼此互斥的，不是每次运行时都用到的，如出错处理程序。 3.虚拟存储器的定义： 在具有层次结构存储器的计算机系统中，具有请求调入功能和置换功能,能从逻辑上对内存容量进行扩充的存储器系统，为用户提供一个比物理主存容量大得多的，可寻址的一种“主存储器”。  虚拟存储器是为扩大主存而采用的一种设计技巧，它的容量与主存大小无直接关系，而受限于计算机的地址结构及可用的辅助存储器的容量。 4. 虚拟存储器的容量 1一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。 2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。  虚拟存储管理主要采用以下技 术实现： ?分页请求虚拟存储管理 ?分段请求虚拟存储管理 ?段页式请求虚拟存储管理 1.需要解决的问题 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. 页描述子的扩充 页号、驻留位、内存块号、外存地址、访问位、修改位、（存取控制、辅存地址） 状态位：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  3.地址变换与缺页中断 查页表时，当存在位指示该页不在主存时，则引起一个缺页中断发生，相应的中断处理程序把控制转向缺页中断子程序。执行此子程序，即把所缺页面装入主存。然后处理机重新执行缺页时打断的指令。这时，就将顺利形成物理地址。 请求分页虚存地址转换过程(1) 请求分页虚存地址转换过程(2) 4.6.2页面分配策略和分配算法 系统为进程分配主存,需考虑因素: ①最小物理块数的确定 ②物理块的分配策略 ③物理块的分配算法 分配给一个进程多少页面？ 固定数目分配 与 可变数目分配 进程保持页框数固定不变,称固定分配;进程分得的页框数可变, 称可变分配; 页面替换策略：局部替换和全局替换 如果页面替换算法的作用范围是整个系统，称全局页面替换算法,它可以在运行进程间动态地分配页框。 如果页面替换算法的作用范围局限于本进程，称为局部页面替换算法,它实际上需要为每个进程分配固定的页框。 置换范围 全局 与 局部 三种组合：固定 + 局部 可变 + 全局 可变 + 局部 固定分配和局部替换策略配合使用 ?进程分得的页框数不变，发生缺页中断，只能从进程的页面中选页替换，保证进程的页框总数不变。 ?策略难点：应给每个进程分配多少页框?给少了,缺页中断率高;给多了,使内存中能同时执行的进程数减少，进而造成处理器和其它设备空闲。 固定分配和局部替换策略配合使用 采用固定分配算法，系统把页 框分配给进程，采用： ①平均分配， ②按比例分配, ③优先权分配。 可变分配和全局替换策略配合使用 ?先每个进程分配一定数目页框,os保留若干空闲页框,进程发生缺页中断时，从系统空闲页框中选一个给进程,这样产生缺页中断进程的内存空间会逐渐增大,有助于减少系统的缺页中断次数。 ?系统拥有的空闲页框耗尽时 ，会从内存中选择一页淘汰，该页可以是