虚拟存储器-11.1

虚拟存储器-11.1

1.虚拟存储器概述

1.1局部性原理

1.程序的局部性原理：程序在运行的时候局限在某个局部的地方。

2.虚拟存储器的工作基本情况

• 运行时在内存
• 运行时不在内存
• 需要时调入内存
• 不需要调出内存

2.虚拟存储器实现的方法

2.1请求分页技术

2.1.1思想

分页：

• 运行时只装入当前需要运行的界面
• 运行后动态装入其他的页面
• 满的话淘汰某个页面

2.1.2数据结构

• 页号
• 状态位：0代表不在内存，1代表调入内存。判断是不是调入了内存中。
• 内存块号：内存中的地址块号。
• 外存地址：页在外存中的地址。
• 修改位：调入内存后是不是被修改过。
  • 当发生置换的时候，回写。
  • 当不发生置换的时候，不回写。
• 访问位：作为页面置换算法的依据。

2.1.3缺页中断

缺页中断可以发生在程序执行的过程中，但是一般的程序的中断都是发生在程序执行完之后才会发生的。

1.缺页中断和一般的中断的区别

相同点：

• 都是中断
• 保护现场 中断处理 恢复现场

不同点：

• 一般中断是一条指令完成后中断，缺页中断是一条指令执行时中断
• 一条指令执行时可能产生多个缺页中断。如指令可能访问多个内存地址，这些地址在不同的页中。

2.缺页中断的过程

当某一条指令找对应的页号的时候没有找到，就会发生缺页中断。

发生缺页->缺页中断（将当前要执行的程序挂起，调用缺页中断程序）->采用某种置换算法，将缺页的调入内存->恢复现场（唤醒中断的程序）

3.中断处理的特例：

涉及到6次中断的过程。

原因:一条指令在两个页面中,指定一条指令都会置换两次。

2.2请求分页技术内存分配

2.2.1内存分配策略

可变分区的全局置换是用的次数最多的。

1.内存分配策略

• 固定分区
  • 分区太多：老是出现缺页中断
  • 分区太少：造成CPU或其他资源的浪费
• 可变分区

2.内存置换策略

• 局部置换
• 全局置换

2.2.2物理块的分配算法-基于固定分区分配策略

1.物理块的分配算法-基于固定分区分配策略

• 平均分配：按照进程的数目进行平局的分配
• 按比例分配：用的最多。按照进程的大小进行分配。
• 基于优先权的分配：先按照比例进行分配，再去按照对应的优先级进行分配。优先级高的进程对应的份额多一点。

2.3页面调入策略

就是事先调入内存中的部分程序和数据。

2.3.1何时调入

1.何时调入

• 预调页策略：50%。
• 请求调页策略：常用，容易实现的。但是每次调入一页，系统的开销是比较大的。

2.3.2何处调入

1.常见的调入的三种情况

• 对换空间足够大：把所有的页面放入对换区。
• 对换空间不够大：
  • 不会修改的放到文件区
  • 已经修改放到对换区
• UNIX方式：
  • 未运行过的放到对换区
  • 曾经运行但是被对换出的页面，下次调入的时候还是从对换区调入

2.3.3如何调入

调入的过程就是发生缺页中断处理的过程

发生缺页->缺页中断（将当前要执行的程序挂起，调用缺页中断程序）->采用某种置换算法，将缺页的调入内存->恢复现场（唤醒中断的程序）

2.3.4缺页率

1.缺页率的计算公式

• f=F/A
  • f：缺页率
  • F：缺页的次数
  • A：缺页的次数+成功的次数

2.4页面置换算法

1.常见的5中页面置换的算法

• 理想淘汰算法—最佳页面算法（OPT）
• 先进先出页面淘汰算法（FIFO）
• 最近最久未使用页面淘汰算法（LRU）
• 最不经常使用（LFU）
• 页面缓冲算法 （PBA）

2.4.1最佳页面算法（OPT）

算法简介，只是一种最理想话的算法。具有最好的性能但是最难实现。将永不使用的和长时间最不会被访问到的调出内存。

作用：可以用来评价其余算法的好坏。

注意点：如果预先装入内存的话，算是命中。没有预先装入的就算是失败的。

案例：

假定系统为某进程分配了三个物理块， 并考虑有以下的页面号引用串：

• 7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，1
• 进程运行时， 先将7，0，1三个页面装入内存。（预先装入内存中）

内存分配图如下：

所以：缺页率为：30%

期待下期再见！ヾ(•ω•`)o