《C虚拟存储器》PPT课件

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1、4.6虚拟存储器的基本概念前面所介绍的各种存储管理方式具有一个共同的特点，即作业必须一次性全部装入主存空间后才能运行，直至作业运行结束后才释放所占有的全部主存资源。这样就会出现以下情况：1>当主存空间不能满足作业地址空间要求时，作业就不能装入主存，无法运行。2>当有大量作业要求运行时，由于主存容量有限，只能将少数作业装入主存运行，而其他作业留在辅存上等待。4.6.1虚拟存储器的引入常规存储管理方式的特征是：一次性、驻留性。局部性原理早在1968年P．Denning就指出过，程序在执行时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

2、限于某个区域内。那么程序出现局部性规律原因可以归结为以下几点：（1）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。（2）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。（3）程序中存在许多循环结构，循环体中的指令被多次执行。（4）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。局部性原理：程序在执行时将呈现出局部性规律，即在一较短的时间内，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。具体地表现为：①时间的局限性，如果程序中的某条

3、指令一旦执行，则不久以后该指令可能再次执行；某个数据被访问，则不久以后该数据可能被再次访问。原因是在程序中存在着大量的循环操作。②空间的局限性，一旦程序访问了某个存储单元，在不久以后，其附近的存储单元也被访问，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。原因是程序的顺序执行。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

4、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。如果此时内存已满，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。3、虚拟存储器的定义虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存进行扩充的一种存储器系统。实际上，用户所看到的大容量只是一种感觉，

5、是虚的，其逻辑容量由内存和外存容量之和决定，其运行速度接近于内存的速度，而成本接近于外存，因而是一种性能非常优越的存储器管理技术，被广泛应用于各类计算机中。虚拟存储器的特征1）离散性（基础）2）多次性（一个作业分多次调入）3）对换性（程序和数据的换入/换出）4）虚拟性（逻辑上扩充内存容量）4.6.2虚拟存储器实现方式——建立在离散分配基础上1.分页请求系统：在分页系统的基础上，增加了请求调页功能和页面置换功能所形成的页式虚拟存储系统。它允许只装入若干页（而非全部程序）的用户程序和数据，就可以启动运行，以后再通过调页功能和页面置换功能，陆续把将要运行的页面调入内存，同时把暂不运行

6、的页面置换到外存上，置换时以页面为单位。2.请求分段系统：在分段系统的基础上，增加了请求调段和分段置换功能所形成的段式虚拟存储系统。它允许只装入若干段（而非全部段）的用户程序和数据，就可以启动运行，以后再通过调段功能和置换功能将不运行的段调出，同时调入将要运行的段，置换以段为单位。虚拟存储管理方式：为了满足用户对内存的需要，进一步提高内存利用率，又形成了多种虚拟存储管理方式。其方式有：a.请求分页式管理方式；b.请求分段式管理方式；c.请求段页式管理方式。动态页式管理是在分页存储管理基础上发展起来的,增加了请求分页功能和页面置换功能实现虚拟存储系统。指导思想：在作业运行之前，不

7、必把作业的整个地址空间全部装入主存，而只要求当前需要的一部分装入主存即可。这样，对作业地址空间，当其作业的大小超过主存可用空间时，用页式存储管理实现虚拟存储器管理。这个方案可以为每个用户提供一个虚拟存储器，其虚拟空间比主存的空间大。这对编制大型程序来说，带来了很多方便。4.7请求分页存储管理方式(动态页式管理)1请求分页概念请求分页技术当一个用户程序要调入内存时，不是将该程序全部页面装入内存，而是只装入部分页面到内存，就可启动程序运行，在运行的过程中，如果发现要运行的程序或要访问数据不在内存