计算机组成原理 RV$5.7虚拟存储器 llxx@ustc.edu.cn
计算机组成原理 RV $5.7 虚拟存储器 llxx@ustc.edu.cn
本章内容 2》 √C0D5:第5.7节 网 √实地址方式Vs虚地址方式 √虚存技术动机 √页式虚存管理原理 √页式虚存管理设计 √TLB √/MMU √层次化：Cache-TLB-Memory-Disk √缺页异常处理 u
本章内容 ✓COD5：第5.7节 ✓实地址方式 vs 虚地址方式 ✓虚存技术动机 ✓页式虚存管理原理 ✓页式虚存管理设计 ✓TLB ✓MMU ✓层次化：Cache-TLB-Memory-Disk ✓缺页异常处理
实地址访存：存储器物理地址 USTC Physical Memory Au Stack s SP MREQ Au A A Heap .. 2Kx8位 1Kx4位 IKx4位 Data Segment ROM RAM RAM . D D. D2 D D D PC Text Segment D D WR Operating System 不利于多任务（须预先划分每个程序占用的内存范围） 段式
实地址访存：存储器物理地址 不利于多任务（须预先划分每个程序占用的内存范围） 段式
虚拟存储器(Virtual memory） 1961年曼彻斯特大学提出 一内存容量：程序要求的存储器空间越来越大 ·模式一（少用）：虚存=主存+辅存 ·Overlay技术：程序分段，段长<内存大小；程序员负责换入换出 多道程序：代码和数据保护与共享存储 ·模式二：主存作为辅存（虚存）的Cache CPU 现代虚拟存储系统：模式二 主存 一 多用户多进程 辅助硬件和软件 一虚存：一种将主存作为辅存缓存的技术 辅存 ·虚存驻留于辅存，局部性原理 - 由MMU和OS存储管理器共同管理：对普通程序员透明 ·虚方式访存：重定位(relocation) 技术 ·页式（定长），段式（可变长），段页式
虚拟存储器（Virtual memory） • 1961年曼彻斯特大学提出 – 内存容量：程序要求的存储器空间越来越大 • 模式一（少用）：虚存= 主存 + 辅存 • Overlay技术：程序分段，段长 < 内存大小；程序员负责换入换出 – 多道程序：代码和数据保护与共享存储 • 模式二：主存作为辅存（虚存）的Cache • 现代虚拟存储系统：模式二 – 多用户多进程 – 虚存：一种将主存作为辅存缓存的技术 • 虚存驻留于辅存，局部性原理 – 由MMU和OS存储管理器共同管理：对普通程序员透明 • 虚方式访存：重定位（relocation）技术 • 页式（定长），段式（可变长），段页式
主存作为虚存的Cache:换入换 Virtual address space Physical address space 0x00000000 0x00010000 swap out 0□1☐2☐3☐ text 0x00000000 456古7己 program A 8☐9☐10☐11☐ 0x10000000 12☐13☐14☐15☐ data swap in 16☐171819 program 20☐21☐22☐23■ B 磁盘交换区(swap space) MainMemory 换入/换出时机？ Ox00ffffff Demand Paging策略 stack Bring a page into memory page belonging to process only when it is needed Ox 71fff page not belonging to process 1.Less 1/O needed 2.Less memory needed 3.Faster response 4.More users
主存作为虚存的Cache：换入换出 磁盘交换区（swap space） 换入/换出时机？ Demand Paging策略 Bring a page into memory only when it is needed 1. Less I/O needed 2. Less memory needed 3. Faster response 4. More users