(8.1.1)--N60-虚拟存储器计算机组成原理.pptVIP

虚拟存储器4.5.1虚拟存储器的基本原理4.5.2请求分页虚拟存储管理4.5.3请求分段虚拟存储管理虚拟存储的理论基础是程序的局部性原理，Denning于1968年提出的程序局部性原理指出“一个程序90％的时间运行在10％的代码上”。他经过研究发现程序和数据的访问都有聚集成群的倾向，相应地，它访问的存储空间也局限在某个区域。局部性通常表现为时间局部性和空间局部性。1.虚拟存储的理论基础2．虚拟存储的基本思想虚拟存储的基本思想是基于程序的局部性原理，仅把目前需要的部分程序加载到内存，其余暂时不用的程序及数据还保留在辅存中。在进程运行过程中，如果所要执行的程序不在内存，系统要将要执行的程序段自动调入内存。此时如果内存已满，则要通过置换操作将暂时不用的程序段先调出到辅存，然后将所需的程序段调入内存，继续执行该进程。虚拟存储器的引入，实际上是利用了存储管理中逻辑地址空间和物理地址空间的关系，将计算机的内存和辅存结合起来，使得用户感觉具有大容量的内存，虚拟内存在将逻辑地址转换成物理地址时，必须通过一个内存管理单元MMU（MemoryManagementUnit）来完成。物理地址逻辑地址地址总线CPU内存管理单元MMU虚拟地址空间虚拟地址空间内存辅存4.5.1虚拟存储器的基本原理4.5.2请求分页虚拟存储管理4.5.3请求分段虚拟存储管理1．基本原理分页式虚拟存储系统将作业信息的副本存放在磁盘中，不把作业的程序和数据全部装入主存，仅装入立即使用的页面，在执行过程中访问到不在主存的页面时，产生缺页中断，再把它们动态地装入。问题：怎样才能发现页面不在内存中呢?怎样处理这种情况呢?调页策略：请求式调页、预调式调页页号页框号驻留标志辅存地址其他标志2．地址转换在这个地址转换机构中，最重要的是MMU，它完成地址转换、缺页处理和页面置换的核心操作。其中页面置换主要由软件实施它的淘汰策略，而地址转换和缺页处理则要配合硬件操作。这里要用到两个寄存器：页表基址寄存器、联想寄存器③⑨⑧⑦⑥⑤④④③②①快表页表辅存物理地址MMU页号页内地址页表基址页框页内地址缺页中断CPUPCB内存逻辑地址3页的分配和置换策略分配策略：固定分配、可变分配固定分配算法：平均分配、按进程长度分配、按进程优先级分配置换策略：全局置换、局部置换⑴固定分配局部置换⑵可变分配全局置换⑶可变分配局部置换4．页面置换算法⑴最佳置换算法（OptimalAlgorithm）⑵先进先出置换算法（FIFOAlgorithm）(Belady反常情况)⑶第二次机会页面置换算法（FIFO+“引用位”）⑷最近最久未使用置换算法（LRUAlgorithm）(访问时间计时器、计数器、引用标志位、移位寄存器)⑸时钟置换算法（ClockAlgorithm）⑹页面缓冲算法（PageBufferingAlgorithm）例：假设进程可用的页框数目为3个，进程的逻辑内存分成5页，编号分别从0到4，其分页的页面引用字符串为：0、1、2、3、0、1、4、0、1、2、3、4。试计算分别采用OPT、FIFO、LRU页面淘汰算法时会产生几次缺页中断？4.5.1虚拟存储器的基本原理4.5.2请求分页虚拟存储管理4.5.3请求分段虚拟存储管理1.地址转换请求分段存储管理的段表结构段名段长起始地址存取权限扩充位修改位存在位辅存地址阻塞请求进程有大小合适的存储空间从辅存读入该段修改段表即内存分配表唤醒请求进程总容量段大小合并空闲空间淘汰段以形成空闲分区YYNN缺段中断请求分段虚拟存储的中断处理过程2.段的共享利用分段结构系统可以很容易的实现共享。这时系统需要建立一张共享段表，用来统一管理共享段的使用情况。在段表结构中除了记录共享段的段长、起始地址、存在位等信息外，还要记录共享该段的各个进程的情况。段名段长起始地址状态辅存地址共享进程计数进程名状态段号存取控制