计算机软件技术基础26-虚存管理

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3.2.3 虚拟存储管理虚拟存储管理技术是用软件方法来扩 充存储器,20世纪70年代以后这一技术被 世纪70 充存储器,20世纪70年代以后这一技术被 广泛采用. 广泛采用.虚拟存储器的概念是指一种实 际上并不存在的虚假存储器, 际上并不存在的虚假存储器,它能提供给 用户一个比实际内存大得多的存储空间, 用户一个比实际内存大得多的存储空间, 使用户在编制程序时可以不必考虑存储空 间的限制. 间的限制.

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3.2.3 虚拟存储管理把程序访问的逻辑地址称为" 把程序访问的逻辑地址称为"虚拟地 址",而把处理器可直接访问的主存地址 称为"实在地址" 称为"实在地址".虚拟地址的集合称为 虚拟地址空间" "虚拟地址空间",把计算机主存称为 "实在地址空间".程序和数据所在的虚 实在地址空间" 拟地址必须放入主存的实在地址中才能运 行.因此要建立虚拟地址和实在地址的对 应关系, 应关系,这种地址转换由动态地址映象机 构来实现. 构来实现.

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3.2.3 虚拟存储管理当把虚拟地址空间与主存地址空间分 开以后,这两个地址空间的大小就独立了, 开以后,这两个地址空间的大小就独立了, 也就是说作业的虚拟地址空间可以远大于 也就是说作业的虚拟地址空间可以远大于 主存的实在地址空间. 主存的实在地址空间.

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3.2.3 虚拟存储管理另一个相关的问题是作业运行时其整个 虚拟地址空间是否必须全部调入主存中, 虚拟地址空间是否必须全部调入主存中,如 果必须的话, 果必须的话,那么实在地址空间仍必须大于 虚拟地址空间. 虚拟地址空间.

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3.2.3 虚拟存储管理但实际情况是程序运行中有些部分经常 是不用的(如错误处理程序) 是不用的(如错误处理程序),有些部分用得 很少(如程序中启动和终止处理部分) 很少(如程序中启动和终止处理部分),即使 经常使用的部分也可以只将最近要执行的部 分装入内存, 分装入内存,其他部分到要用到时再调入内 存,而这时又可以把暂时不用的部分调出内 存,这一情况使虚拟存储管理技术有实现的 可能. 可能.

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3.2.3 虚拟存储管理在具有虚拟存储管理功能的操作系统中, 在具有虚拟存储管理功能的操作系统中, 用户作业的全部程序和数据构成的虚拟地址 空间,通常存放在大容量的外存中. 空间,通常存放在大容量的外存中.实际上 用户的虚拟地址空间并不可能是无限大, 用户的虚拟地址空间并不可能是无限大,它受 到以下两个条件制约: 到以下两个条件制约: (1)指令中地址长度的限制. (1)指令中地址长度的限制. 指令中地址长度的限制 (2)外存储器容量的限制. (2)外存储器容量的限制. 外存储器容量的限制

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3.2.3 虚拟存储管理综上所述, 综上所述,虚拟

存储管理技术需要解决以下三 方面问题: 方面问题: (1)什么时候把哪部分程序装入内存. (1)什么时候把哪部分程序装入内存. 什么时候把哪部分程序装入内存 (2)放在内存什么位置. (2)放在内存什么位置. 放在内存什么位置 (3)当内存空间不足时, (3)当内存空间不足时,把哪部分程序淘 当内存空间不足时 汰出内存. 汰出内存.

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3.2.3 虚拟存储管理(1)分页管理的基本概念 分页管理的基本概念 1. 分 页 存 储 管 理 ①页面,页架(块) 页面,页架( 分页存储管理取消了分区分配方式中每 个作业必须要连续占用一个存储区的限制, 个作业必须要连续占用一个存储区的限制, 它把内存划分成相同大小的存储区,称为 它把内存划分成相同大小的存储区, 页架" "页架"或"块".把用户作业的地址空间 也按同样大小分成若干" 也按同样大小分成若干"页",系统以页架 为单位把内存分配给各作业, 为单位把内存分配给各作业,每个作业占有 的内存无须连续, 的内存无须连续,而且作业的所有页面也不 一定同时都装入内存,如图3.15所示. 一定同时都装入内存,如图3.15所示. 3.15所示

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3.2.3 虚拟存储管理1. 分 页 存 储 管 理

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3.2.3 虚拟存储管理1. 分 页 存 储 管 理

在分页系统中, 在分页系统中,每个虚拟地址用一个数 d)来表示 其中p为页面号, 来表示, 对(p,d)来表示,其中p为页面号,d是该虚 拟地址在页面号为p中的相对地址, 拟地址在页面号为p中的相对地址,称为页 内地址.为了计算方便,规定页的大小为2 内地址.为了计算方便,规定页的大小为2 的幂.例如某系统页面大小为(512) 字节, 的幂.例如某系统页面大小为(512)10字节, 即相当(1000) 字节,若逻辑地址为(1320) 即相当(1000)8字节,若逻辑地址为(1320)8, 就可以方便地分解得p 320. 就可以方便地分解得p=1,d=320.

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3.2.3 虚拟存储管理1. 分 页 存 储 管 理

由于分页系统中的各页并不全部都在内 存中, 存中,而且每个作业在内存中的页面可能分 散在内存各页架中, 散在内存各页架中,因此当进程要访问某个 虚拟地址时,系统如何判别该页是否在内存, 虚拟地址时,系统如何判别该页是否在内存, 若在内存又如何判别在哪一块中呢? 若在内存又如何判别在哪一块中呢?为此

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3.2.3 虚拟存储管理1. 分 页 存 储 管 理

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3.2.3 虚拟存储管理1. 分 页 存 储 管 理 每当作业调度程序将某作业调入内存时 即为该作业建立页表,当撤消作业时, ,即为该作业建立页表,当撤消作业时,同 时清除其页表. 时清除其页表.此外系统还设置一个页表地 址寄存器(见图3.16) 3.16), 址寄存器(见图3.16),它指示当前运行的作 业页表的起始地址和页表表长. 业页表的起始地址和页表表长.

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3.2.3 虚拟存储管理1.

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3.2.3 虚拟存储管理(2)分页系统中的地址转换 分页系统中的地址转换 1. 分 页 存 储 管 理 当某作业被调度到处理器上运行时, 当某作业被调度到处理器上运行时,操作系 统自动将该作业的页表的起始地址和长度装入页 表地址寄存器中, CPU执行一条访问内存指令 表地址寄存器中,当CPU执行一条访问内存指令 硬件地址变换机构把逻辑地址分解成p 时,硬件地址变换机构把逻辑地址分解成p和d两 部分, 为索引,从页表中查到相应页的目录, 部分,以p为索引,从页表中查到相应页的目录, 若对应表目中的状态为" 若对应表目中的状态为"1",则将该页对应的 页架号P 送入地址变换机构中 并与页内地址d 送入地址变换机构中, 页架号P'送入地址变换机构中,并与页内地址d 合并成内存实在地址号;若表目中状态为" 合并成内存实在地址号;若表目中状态为"0", 表明此页不在内存中,系统将产生缺页中断, 表明此页不在内存中,系统将产生缺页中断,停 止执行用户程序, 止执行用户程序,由存储管理模块将该页调入内

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3.2.3 虚拟存储管理(3)页面更换算法 页面更换算法 1. 分 页 存 储 管 理 由于分页管理中分配给每道程序的页架数是 有限的,因此内存中的页面要随时进行更换, 有限的,因此内存中的页面要随时进行更换,又 称页面淘汰. 称页面淘汰.页面更换不当会导致刚淘汰出内存 的页面又要调入内存, 的页面又要调入内存,这样使处理器大部分时间 都用于页面调度上,称为"抖动" 都用于页面调度上,称为"抖动",从而降低了 系统 …… 此处隐藏：2680字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……