第六章 虚拟存储管理
6.1虚拟存储器的引入
面对内存不足的解决方法
1、覆盖技术（程序参与）
2、交换技术（整体交换）：可将暂时不能运行的程序放到外存。
3、虚拟存储（局部性）
覆盖技术和交换技术对比
覆盖：
（1）只能发生在没有调用关系的模块间
（2）程序员必须给出模块间关系
（3）发生在运行程序的内部模块间
交换：
（1）以进程为单位
（2）不需要模块间的逻辑覆盖结构
（3）发生在内存各进程间
局限性的表现：时间局部性 空间局部性 分支局部性
虚拟存储的定义
虚拟存储器指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一种存储器。将不常用的部分块暂存到外存。
- 虚拟存储器的特征：物理内存+磁盘=虚拟内存
离散性 多次性 对换性 虚拟性 - 虚拟存储的技术支持：
硬件：页式存储和段式存储中的地址转换。
操作系统：管理内存和外存间页面或段的调入或调出。
6.2请求页式存储管理
页表的扩充
页号 存储块号 状态位P 访问字段A 修改位M 外存地址
状态位P=0不在内存，产生缺页中断。
缺页中断机构
缺页中断是一种特殊的中断。
主要表现在：指令执行期间产生和处理中断信号。
一条指令执行期间，可能产生多次缺页中断。
地址变换机构
进程正常运行的最小物理块数决定因素：硬件结构 指令的格式 功能 寻址方式
分配策略：
固定分配、局部置换
可变分配、全局置换
可变分配、局部置换
请求页式存储管理的调入政策
何时调入页面：预调、请调
从何时调入：进程的所有页面放在对换区。
只将修改过的页面放在对换区，未改的放在文件区。
对换区速度比文件区快。
请求页式存储管理的页面置换算法
局部页面置换算法：
（1）置换页面的选择范围仅限于当前进程占用的物理页面。
（2）最优算法、先进先出算法、最近最久未使用算法。
（3）时钟算法、最不常用算法
页全局页面置换算法：
（1）置换页面的选择范围是所有可换出的物理页面
（2）工作集算法、缺页率算法
最佳置换算法OPT
思想：置换那些不再使用，或最长时间不使用的页
先进先出置换算法FIFO
思想：新进入内存的页被先置换出去
最近最久未使用置换算法LRU
思想：用“过去”的行为预测将来，置换那些“最近最久未使用”的页
CLOCK置换算法
最不常用置换算法LFU
思路：缺页时，置换访问次数最少的页面
LRU和LFU的区别
LRU关注多久未被访问，LFU关注访问次数，次数越多越好
全局置换算法
思路：全局置换算法为进程分配可变数目的物理页面。
工作集置换算法
思路：把不在工作集的页面换出
驻留集：即在某段时间间隔内，进程实际要访问的页面的集合。
驻留集窗口大小选择过小，频繁产生缺页中断；过大，失去了虚拟存储器的意义。
缺页率：缺页次数/内存访问次数 或 缺页平均时间间隔的倒数
影响缺页的因素
（1）页面置换算法
（2）分配给进程的物理页面数目
（3）页面大小
（4）程序的编写方法
物理块数越小，缺页率越大。
若进程缺页率过高，则增加常驻集以分配更多的物理页面；过低，则减少常驻集以减少它的物理页面数。
抖动的产生：
当CPU的利用率达到某一峰值后，若继续增加多道程序度，将产生抖动。
（1）进程物理页面太少，不能包含工作集。
（2）造成大量缺页，频繁置换。
抖动的预防方法：
- 加载控制 在处理机调度中引入工作集策略
- L缺页平均时间=S系统处理缺页的平均时间 准则
- 采用局部置换策略防止抖动扩散
- 挂起若干进程
虚拟页式存储管理的性能
有效访问时间EAT=访存时间(1-p)+缺页异常时间缺页率p
6.3请求段式存储管理
段表的扩充
段号 段长 段始址 存取方式 状态位 访问字段 修改位 增补位 外存地址
缺段中断
短时虚拟存储的地址转换
动态链接
静态链接
实现动态链接对编译器的要求：
当某段的指令是访问本段内的地址时，将其译成直接寻址指令。
当某段的指令是访问本段外的地址时，将其译成间接寻址指令，并将链接中断位L置1，设置链接中断处理程序。
