计算机操作系统虚拟存储器资料.pptx

1常规存储器管理方式的特征：
一次性作业在运行前需一次性地全部装入内存。
驻留性作业装入内存后，便一直驻留在内存中，直至作业运行结束。
上述特征，使许多在程序运行中不用或暂不用的程序(数据)占据了大量的内存空间，使得一些需要运行的作业无法装入运行。1968年，Denning.P提出局部性原理：程序在执行时呈现出局部性规律，即在一较短时间内，程序的执行仅限于某个部分，相应地，它所访问的存储空间也局限于某个区域。(论点见P154)
局部性又表现为时间局部性和空间局部性。
时间局部性是指如果程序中的某条指令一旦执行，则不久以后该指令可能再次执行。如果某数据被访问，则不久以后该数据可能再次被访问。(循环)
空间局部性是指一旦程序访问了某个存储单元，在不久之后，其附近的存储单元也将被访问。(程序的顺序执行)基于程序局部性原理，一个作业在运行之前，没有必要全部装入内存，而仅将那些当前要运行的那部分页面或段先装入内存，就可以启动运行。这样就可以使一个较大的程序在较小的内存空间中运行，同时还可以装入更多的程序并发执行。从用户角度来看，该系统所具有的内存容量比实际内存容量大得多。通常把这样的存储器称为虚拟存储器。
所谓虚拟存储器是指仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的存储管理系统。它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。其逻辑容量取决于内存与外存的容量之和。其运行速度接近于内存，而其每位的成本却接近于外存。多次性指一个作业被分成多次调入内存运行。是虚拟存储器最重要的特征。
对换性指允许在作业的运行过程中进行换进、换出。
虚拟性指能够从逻辑上扩充内存容量，使用户看到的容量远大于实际内存容量。1、分页请求系统（请求分页存储管理方式）
在基本分页系统的基础上，增加请求调页功能和页面置换功能所形成的页式虚拟存储系统。
当一个用户程序要调入内存时，不是将该程序全部装入内存，而是只装入部分页到内存，就可启动程序运行。在运行的过程中，如果发现要运行的程序或要访问数据不在内存，则向系统发出缺页中断请求，系统在处理这个中断时，将外存中相应的页调入内存，该程序继续运行。当一些页调入内存时，若内存没有空闲空间，则利用页面置换功能，将内存中暂时不用的页面换出到外存上，再将这些要访问的页调入内存，该程序继续运行。
硬件支持：请求页表机制、缺页中断机构、地址变换机构
软件支持：实现请求调页功能和页面置换功能的软件
2、请求分段系统（请求分段存储管理方式）
类似于请求分页，以段为单位进行请求和置换。页号缺页中断机构——每当所要访问的页面不在内存时，便要产生缺页中断，请求操作系统将所缺的页面调入内存。地址变换机构(见P158图5-2)（在基本分页系统具有快表的地址变换机构的基础上增加缺页处理功能）
在进行地址变换时，首先检索快表。
若找到，则直接用快表中给出的物理块号与逻辑地址中的页内地址形成物理地址。
若未找到，则应去内存中查找页表(慢表)，将有两种可能。
(1)若该页已调入内存，此时则应将该页的页表项写人快表(快表满时，调出一个页表项，然后写入)，用页表中给出的物理块号与逻辑地址中的页内地址形成物理地址；
(2)若该页未调入内存，则产生缺页中断，请求操作系统从外存中调入。在为进程分配内存时，涉及到三个问题：
⑴最小物理块数的确定
(2)内存分配策略
(3)物理块的分配算法最小物理块数——能保证进程正常运行所需的最少物理块数。
当系统为进程分配的物理块数少于此值时，进程将无法运行。
它与计算机硬件结构有关，取决于指令的格式、功能和寻址方式。分配策略可以是固定分配和可变分配。
固定分配:为每个进程分配一组固定数目的物理块，在进程运行期间不再改变。
可变分配：先为每个进程分配一定数目的物理块，在进程运行期间可根据情况做适当的增加或减少。
置换策略可以是全局置换和局部置换。
局部置换:进程在运行过程中发生缺页时，只能从当前缺页进程在内存的页面中选出一页进行淘汰，然后再调入所缺页面。
全局置换：进程在运行过程中发生缺页时，由OS从系统管理的空闲物理块队列中取出一块分配给该进程。当空闲物理块队列中的物理块用完时，OS从系统中任一进程中选出一页进行淘汰，然后再调入所缺页面。（以所有进程的全部物理块为选择目标）分配策略和置换策略可以组合出三种内存分配策略：
固定分配局部置换:为每个进程分配一组固定数目的物理块，在进程运行期间不再改变。进程在运行过程中发生缺页时，只能从该进程在内存的页面中选出一页进行淘汰。
可变分配全局置换：先为每个进程分配一定数目的物理块，在进程运行期间可根据情况做适当的增加或减少。进程在运行过程中发生缺页时，由系统从管理的空闲物理块队列中取出一块分配给该进程。当空闲物理块队列中的物理块用完时，OS才从系统中任一进程中选出一页进行淘汰