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CPU 辅助硬设备 高速缓存Cache 主存MM CPU 辅助硬设备 高速缓存Cache 主存MM 辅助软硬设备 虚拟存储器VM 引入虚拟存储器的原因： 1、 为了克服内存空间不足而提出的。由于软件 越来越大，功能也越来 越强，使程序员对存储容量的要求也越来越大，仅用主存的容量已 经难以满足要求。 2、CPU与I/O设备的工作速度的差异。如果机器中只有一个程序运行会 因为某种原因，使CPU长时间处于空闲状态，降低了CPU的利用率， 所以要在内存中存放多个不同的程序，多道程序同时运行。而各个 程序又是独立编址的。当存入内存时，各程序的逻辑地址和实际的 物理地址就不一致。为了保证运行正常，必须进行地址转换。 （程序再定位） 虚拟存储器的实现是在磁外存和光外存以及存储管理硬件支持下，由操作系统的存储管理软件来完成的。也就是说，虚拟存储器是建立在辅存基础上，以辅存为依托，但并不是说有了辅存就等于有了虚拟存储器。判断一个计算机系统是否采用VM技术还要看是否允许使用比实际主存容量大的地址访问主存，并且每次访问主存是否进行虚、实地址的变换。 虚拟存储器的管理方式： 1、段式管理 2、页式管理 3、段页式管理 1、段式管理 任何一个大程序，往往都包含着逻辑上相互独立的程序段，段式管理是将程序按其逻辑功能分段。各程序段的大小不等，其逻辑地址均从0开始，装入时按段分别装入主存，运行时按段进行虚实地址转换。 段式管理需要在内存中建立段表。每一程序段在段表中都占有一个表目，表目中记录了各段存入内存的实地址及其他有关信息。表目的顺序是虚段号的自然顺序，并不占表目内容。  虚段号 实存段首地址 装入位 0 1000H 1 1 12200H 1 2 5000H 1 3 0 段表首地址 段表基址寄存器 内存MM A A＋X△ 虚段号X 段内地址 ＋ ＋ 实地址 第一段 第三段 第二段 1000H 5000H 12200H 2、页式管理 页式管理不考虑程序的逻辑功能，完全面向存储器物理结构。页式管理将辅存和主存空间都分成大小相同的存储空间，称为“页”。辅存的页为虚页，主存的页为实页。页的大小一般为512B－8KB。主存空间按页顺序排列，主存地址由实页号和页内地址组成；程序所用的虚地址由虚页号和页内地址组成。页式管理在内存中为每一用户设置页表，作为虚实地址变换的依据。  虚页号 实页号 装入位 … … X K 1 … … … N 0 页表首地址 实存地址 虚页号X 页内地址 虚地址 A A＋X△ ＋ 实页号K 页内地址 内存MM 页表基址寄存器 0 1 2 … M-1 1、段页式管理 由于段式管理和页式管理各有有缺点，为充分发挥它们的优点，采用了段页式管理。 段页式管理将程序先按逻辑功能分为段，每段再分为页，所以虚地址格式包括了段号、段内页号、页内地址3部分；实地址只有实页号和页内地址。在内存中建立段表和页表。段表的功能是用来登记每个程序段的各自页表在内存中的首地址。当进行地址转换时，由段表基址寄存器给出段表的首地址，虚地址的段号指明要访问段表中的哪一表目，两者相加找到该段相应的页表在主存中的首地址。将首地址再与虚地址中的段内虚页号相加，找到页表中的某一表目，将该表目中登记的实页号与虚地址中页内地址组装后，得到实存地址。 在实际进行虚实地址变换中，除了段表和页表，还有： 1、快表：在Cache中建立，为了加快地址的变换速度。 2、帧页表：帧页表记录当前内存使用情况，用来对主存进行管理，它位于内存。 3、外页表：外页表用来登记程序虚页号与辅存地址的对应关系。位于主存。  * 行地址 列地址 RAS CAS 地址 D7 D0 0000H ...... 3FFFH 8K?8 0000H 1FFFH 8K?8 2000H 3FFFH 8K?8 E000H FFFFH ...... D7 D0 D7 D4 D3 D0 8K?4 0000H 1FFFH 8K?4 8K?4 2000H 3FFFH 8K?4 WR (写) Z80 CPU MREQ ( 内存） IORQ ( 外设） RD (读) PC 机 MEMR (内存读) IOR IOW MEMW (内存写) M 片选 R/W 外部电路 4K ROM 10K RAM 0000 H 0FFF H 1000 H 37FF H A15~A0 D7~D0 MEM