第六章虚拟存储器( Virtual Memory) 教学目的: 为了在内存空间运行超过内存总容量的大作业,或者同时运 行大量作业,解决的方法是从逻辑上扩充内存容量,这正是 虚拟存储技术所要解决的主要问题。本课要介绍虚拟存储技 术实现的各种方案,每种方案所需的硬件和软件支持
第六章 虚拟存储器(Virtual Memory) 教学目的： 为了在内存空间运行超过内存总容量的大作业，或者同时运 行大量作业，解决的方法是从逻辑上扩充内存容量，这正是 虚拟存储技术所要解决的主要问题。本课要介绍虚拟存储技 术实现的各种方案，每种方案所需的硬件和软件支持
教学要求: ·掌握虚拟存储器的理论基础和定乂,熟悉虚拟存储器实现 方式和特征。 掌握请求分页的页表机制、缺页中断机构和地址变换机构 熟悉页面的分配和置换策略、页面的分配的算法 熟练掌握最佳置换算法、先进先岀(FIFO)置换算法、最 近最久未使用置换算法LRU,掌握 Clock置换算法和页面缓 冲算法;掌握有效访问时间计算,熟悉工作集概念。 掌握请求分段的段表机制、缺段中断机构和地址变换机构, 熟悉分段的共享和保护
教学要求： • 掌握虚拟存储器的理论基础和定义，熟悉虚拟存储器实现 方式和特征。 • 掌握请求分页的页表机制、缺页中断机构和地址变换机构， 熟悉页面的分配和置换策略、页面的分配的算法。 • 熟练掌握最佳置换算法、先进先出（FIFO）置换算法、最 近最久未使用置换算法LRU，掌握Clock置换算法和页面缓 冲算法；掌握有效访问时间计算，熟悉工作集概念。 • 掌握请求分段的段表机制、缺段中断机构和地址变换机构， 熟悉分段的共享和保护
61虚拟存储器( Virtual memory)的基本概念 问题的提出 物理存储器的结构是个一维的线性空间,容量是有限的。 用户程序结构 维空间 个用户程序就是一个程序,并且程序和数据是不分离的 二维空间程序由主程序和若千个子程序(或函数)组成,并且程序与数 据是分离的; n维空间即一个大型程序,由一个主模块和多个子模块组成,其中,各子 模块又由主程序和子程序(或函数)组成 用户程序的大小,可能比内存容量小,也可能比内存容量大,有时候要大 得多。 如何将大于物理内存容量的用户程序装入运行?这就是提出研究虚拟存储 器的原因,或称为虚拟存储技术发展的原动力。 虚拟存储器的基本思想:程序、数据、堆栈的大小可以超过内存的大小, OS把程序当前使用的部分保留在内存,而把其它部分保留在磁盘上,并在 需要时在内存和磁盘之间动态交换。同时支持多道程序设计技术
6.1 虚拟存储器(Virtual Memory)的基本概念 问题的提出 物理存储器的结构是个一维的线性空间，容量是有限的。 用户程序结构： 一维空间 一个用户程序就是一个程序，并且程序和数据是不分离的； 二维空间 程序由主程序和若干个子程序（或函数）组成，并且程序 与数 据是分离的； n维空间 即一个大型程序，由一个主模块和多个子模块组成，其中 ，各子 模块又由主程序和子程序（或函数）组成。 用户程序的大小，可能比内存容量小，也可能比内存容量大，有时候要大 得多。 如何将大于物理内存容量的用户程序装入运行？这就是提出研究虚拟存储 器的原因，或称为虚拟存储技术发展的原动力。 虚拟存储器的基本思想：程序、数据、堆栈的大小可以超过内存的大小， OS把程序当前使用的部分保留在内存，而把其它部分保留在磁盘上，并在 需要时在内存和磁盘之间动态交换。同时支持多道程序设计技术
61虚拟存储器的基本概念 次性及驻留性的必要性? 611虚拟存储器的引入 1.局部性原理 早在1968年P. Denning就指出过,程序在执行时在时间和空 间上将呈现出局部性规律,即在一段时间内,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4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
6.1 虚拟存储器的基本概念 一次性及驻留性的必要性？ 6.1.1 虚拟存储器的引入 1．局部性原理 早在1968年P．Denning就指出过，程序在执行时在时间和空 间上将呈现出局部性规律，即在一段时间内，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4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
虚拟存储器的引入-1 所以局限性表现为: 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 2。虚拟存储技术 虚存:把内存与外存结合起来使用,从而得到一个容量很大 的内存,这就是虚存。其逻辑容量由内存和外存容量之和决 定
虚拟存储器的引入-1 所以局限性表现为： 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。 2。虚拟存储技术 虚存：把内存与外存结合起来使用，从而得到一个容量很大 的内存，这就是虚存。其逻辑容量由内存和外存容量之和决 定