虚拟存储器课件.ppt

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1、一、虚拟存储器的基本概念二、虚拟存储器的管理三、段式虚拟存储器四、页式虚拟存储器五、段页式虚拟存储器5.5虚拟存储器主讲教师:曹万苍9/15/202115.5.1虚拟存储器的基本概念虚拟存储器是指用磁盘的存储空间来弥补主存空间的不足，在操作系统的支持下，数据在磁盘和主存间，按程序运行的需要自动成批量地完成交换。虚拟地址（或逻辑地址）——用户编程的地址。虚拟地址的范围称为虚拟地址空间，是程序员看到的地址空间。物理地址（实际地址）——实际主存单元地址。5.5虚拟存储器部件将主存和辅存地址空间统一编址，形成一个比主存实际空间更大的存储空间。

2、在这个空间里，用户可自由编程，不必考虑程序在主存中的实际存放位置，程序可像访问内存一样访问辅存。9/15/20212虚拟存储器是建立在主－辅存层次上，由附加硬件装置和操作系统的存储管理软件组成的存储体系，使存储系统既具有外存的容量，又有接近主存的访问速度。CPU辅助软硬设备主存MM虚存VM虚拟存储器的控制是软硬件结合，对应用程序员是透明的；对于设计存储器管理软件的系统程序员是不透明的。5.5.1虚拟存储器的基本概念（续）9/15/20213虚拟存储器经常使用的基本管理技术：段式存储管理页式存储管理段页式存储管理核心问题都在于处理数据的

3、存放与调度虚拟存储器的管理9/15/20214段是程序模块化设计的结果，即把程序中逻辑上相对独立的部分设计为不同的段,再经过连接程序连接成更大的程序。此时用段作为信息调入主存的单位是合适的，以段为单位分配与管理主存储器被称为段式存储管理。段式管理有利于按段实现信息共享和内存保护，问题是易造成主存中出现不好是用的碎块，会影响主存储器的利用效率。5.5.2段式虚拟存储器9/15/20215各段大小不等，逻辑地址均从0开始，装入时按段分别装入主存，运行时按段进行虚－实地址转换。虚地址＝虚段号＋段内地址实地址＝实存段首地址＋段内地址特点：用户

4、地址空间分离，段表占用存储器空间数量少，管理简单。段的分界和程序的自然分界相对应，具有逻辑独立性，易于实现程序的编译、管理和保护，也便于多道程序共享。随着程序的不断运行，会在主存空间中形成较多碎片，使内存得不到充分利用。5.5.2段式虚拟存储器9/15/20216段表内容及其管理段式存储管理的核心问题在于设立和管理段表；段表也是主存中的可再定位的一段信息，用于变换程序中的逻辑地址为主存单元的实际地址。段号段内地址++逻辑地址段始地址段长装入位段表主存实际地址段表基地址9/15/20217一、概述页式存储管理是把虚拟空间和主存空间都分成

5、大小相同的页（为二的整数幂个字），并以页为单位进行虚存与主存间的信息交换。此时虚存地址和主存地址分别被分为虚存页号、页内地址和主存页号、页内地址，虚、实二页号会不同，但使用相同的页内地址。虚地址＝虚页号＋页内地址；实地址＝实页号＋页内地址虚地址和实地址中的页内地址相同。5.5.3页式虚拟存储器9/15/20218特点每页长度固定，页表的建立方便，页的调入调出容易实现；当存储空间较大时，页表本身占的存储空间将很大，工作效率将降低。页不是逻辑上独立的实体，使程序的处理、保护和共享较困难。与段式存储管理不一样，页不是程序本身的结构特性，而是

6、从管理的角度人为划分的结果。设置和管理好页表是页式存储管理的关键技术。5.5.3页式虚拟存储器9/15/20219页表内容和页式管理（在内存中）控制位有效位+虚页号实页号慢表虚地址(程序中给出)实地址(读写内存用)快表(专设硬件)比较(按内容选)按地址读实页号虚页号页内地址实页号页内地址页表基地址9/15/202110三、例题【例】一个有32位程序地址空间，页面容量为1KB，主存容量为8MB的存储系统，采用页式管理，问：虚页号字段有多少位？页表有多少行？【解】因为页面容量为1KB＝210Byte，故页内地址字段为10位，虚页号字段＝3

7、2－10＝22位，故页表的长度为222＝4M行。【例】设页面大小为1024字，求虚地址2050对应的实地址是多少？【解】因为2050/1024＝2，即该地址位于第2页。2050mod1024＝2，即页内地址为2。虚地址码为：00001000000010。设查找页表得到对应的实页号为n，已装入内存，则实地址（用十进制数表示）为：n×1024＋29/15/202111某计算机的页式虚拟管理中采用长度为32字的页面，页表内容如表所示，求按下列二进制虚字地址访存时产生的实际字地址。（1）00001101（2）10000000（3）001010

8、00虚页号实页号装入位000011001－0010111011001100101101－0110－0111－0【思考题】9/15/2021125.5.4段页式虚拟存储器一、概述是段式管理和页式管理的结合。将存储空间先按逻