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操作系统 虚拟内存 CCH10.ppt

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操作系统 虚拟内存 CCH10.ppt
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Applied Operating System Concepts,Module 10: Virtual Memory,Background(背景) Demand Paging(请求页式) Performance of Demand Paging(请求页式的性能) Page Replacement(页置换) Page-Replacement Algorithms(页置换算法) Allocation of Frames (页框的分配) Thrashing(颠簸) Other Considerations(其他考虑) Demand Segmenation(请求段式),Applied Operating System Concepts,Background,Virtual memory – separation of user logical memory from physical memory.(虚拟内存—物理内存和用户逻辑内存的区分) 局部性原理(principle of locality) 时间局部性,空间局部性 Only part of the program needs to be in memory for execution(只有部分运行的程序需要在内存中). Logical address space can therefore be much larger than physical address space(因此,逻辑地址空间能够比物理地址空间大). Need to allow pages to be swapped in and out(必须允许页面能够被换入和换出). Virtual memory can be implemented via(虚拟内存能够通过以下手段来执行): Demand paging (请求页式) Demand segmentation(请求段式),Applied Operating System Concepts,(1)虚拟存储器的基本概念,1.虚拟存储器的引入1)局部性原理在一段时间内,程序的执行仅局限于某个部分;相应地,它所访问的存储空间也局限于某个区域内。那么程序为什么会出现局部性规律呢?原因可以归结为以下几点: 程序在执行时,除了少部分的转移和过程调用指令外,大多数仍是顺序执行的。 子程序调用将会使程序的执行由一部分内存区域转至另一部分区域。但在大多数情况下,过程调用的深度都不超过5。 程序中存在许多循环结构,循环体中的指令被多次执行。 程序中还包括许多对数据结构的处理,如对连续的存储空间——数组的访问,往往局限于很小的范围内。,Applied Operating System Concepts,局限性表现为: 时间局限性:如果程序中的某条指令一旦执行,则不久的将来该指令可能再次被执行;如果某个存储单元被访问,则不久以后该存储单元可能再次被访问。产生时间局限性的典型原因是在程序中存在着大量的循环操作。 空间局限性:一旦程序访问了某个存储单元,则在不久的将来,其附近的存储单元也最有可能被访问。 即程序在一段时间内所访问的地址,可能集中在一定的范围内,其典型原因是程序是顺序执行的。,Applied Operating System Concepts,Background,虚拟存储的基本原理根据局部性原理,一个作业在运行之前,没有必要把全部作业装入内存,而仅将那些当前要运行的那部分页面或段,先装入内存便可启动运行,其余部分暂时留在磁盘上程序在运行时如果它所要访问的页(段)已调入内存,便可继续执行下去;但如果程序所要访问的页(段)尚未调入内存(称为缺页或缺段),此时程序应利用OS所提供的请求调页(段)功能,将它们调入内存,以使进程能继续执行下去。 如果内存已满,无法再装入新的页(段),则还须再利用页(段)的置换功能,将内存中暂时不用的页(段)调出至磁盘上,腾出足够的内存空间后,再将所要访问的页(段)调入内存,使程序继续执行下去。这样,便可使一个大的用户程序在较小的内存空间中运行;也可使内存中同时装入更多的进程并发执行。从用户角度看,该系统所具有的内存容量,将比实际内存容量大得多,人们把这样的存储器称为虚拟存储器。,Applied Operating System Concepts,Background,引入虚拟存储技术的好处可在较小的可用内存中执行较大的用户程序可在内存中容纳更多程序并发执行不必影响编程时的程序结构(与覆盖技术比较)提供给用户可用的虚拟内存空间通常大于物理内存(real memory),Applied Operating System Concepts,Background,虚拟存储技术的特征 离散性:指在内存分配时采用离散的分配方式,它是虚拟存储器的最基本的特
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