ppt示范之虚拟内存

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1、第十章虚拟内存10.1背景第九章所介绍的内存管理算法都是基于一个基本要求：执行指令必须在物理内存中。执行前将整个进程放在内存中。连续内存分配分页分段覆盖是个例外，但需要程序员特别小心。必须设计和编写覆盖结构2背景在许多情况下并不需要将整个程序放到内存中处理异常错误条件的代码数组、链表和表通常分配了比实际所需要更多的内存。程序的某些选项或特点可能很少使用。即使需要完整程序，也并不是在某时刻同时需要(与覆盖相似)3背景结论:如果只保存部分程序在内存中可运行一个比物理内存大的多的程序可以有更多程序同时运行程序运行更快4背景虚拟内存—物理内存和用户逻辑内

2、存的区分只有部分运行的程序需要在内存中因此，逻辑地址空间能够比物理地址空间大允许若干个进程共享地址空间允许更多有效进程创建5虚拟内存大于物理内存的示意图6背景虚拟内存能够通过以下手段来执行：请求页面调度（Demandpaging）用户观点是分段，而操作系统可以通过请求页面调度实现这一观点类似于分页系统加上交换。交换程序对整个进程操作，调页程序只对进程的单个页进行操作请求分段调度（Demandsegmentation）7分页的内存与邻接的磁盘空间之间的传递8请求页面调度只有在一个页需要的时候才把它换入内存.需要很少的I/O需要很少的内存快速响应多用

3、户需要页查阅此页无效的访问中止不在内存换入内存9有效-无效位在每一个页表的表项有一个有效-无效位相关联有效：相关的页既合法且也在内存中无效：相关的页不在进程的逻辑地址空间内或者有效但是在磁盘上10有效-无效位iiiiviv帧页表v当有些页不在内存中时的页表11页错误（缺页）如果只访问真正需要的并已在内存中的页，那么进程就可如同所有页都已调入一样正常运行。当进程试图访问那些尚未调入到内存的页时页错误陷阱（缺页）OS查看页表来决定无效引用终止仅仅不在内存找一个空闲帧将需要的页调入空闲帧重置页表，有效位为1重启指令12处理页错误的步骤13纯

4、粹请求页面调度：只有在需要时才将页调入内存所有的页都不在内存中，就开始执行进程，立即出现页错误，当页调入内存时，进程继续执行，并不断出现页错误直到所有所需的页均在内存中。14请求页面调度的性能页错误的概率（缺页率）0p1.0如果p=0，没有缺页如果p=1,每次访问都缺页有效访问时间（EffectiveAccessTime，EAT)EAT=(1–p)*内存访问时间+p*页错误时间页错误时间主要包含三个方面：1、处理页错误中断2、读入页3、重新启动进程15性能举例内存访问时间=100ns平均页错误处理时间=25ms有效访问时间EAT=(1–p)*

5、100+p*25,000,000=100+24,999,900*p性能与缺页率直接有关如果需要性能降低不超过10%－>110>100+25000000p－>10>25000000p－>p<0.0000004毫秒，符号ms(millisecond)1s=1000ms微秒，符号μs(microsecond)1ms=1000μs纳秒，符号ns(nanosecond)1μs=1000ns16页面置换一个进程可能比物理内存大多个进程总和可能比物理内存大过度分配解决办法交换页面置换:修改页错误处理程序以包括页置换17基本方法查找所需页在磁盘上的位置查找一空

6、闲帧:-如果由空闲帧，那么就使用它.-如果没有空闲帧,那么就使用页置换算法以选择一个牺牲帧-将牺牲帧的内容写道磁盘上，改变页表和帧表将所需页读入（新）空闲帧，改变页表和帧表重启用户进程18页置换19页面置换如果没有空闲帧，那么需要两次页传输通过修改（脏）位来防止页面传输过多—只有被修改的页面才写回磁盘.通过硬件实现。页内的任何字或字节被写入，硬件就会设置修改位页面置换完善了逻辑内存和物理内存的划分—在一个较小的物理内存基础之上可以提供一个大的虚拟内存.20为实现请求页面调度必须解决两个主要问题帧分配算法:给每个进程分配多少帧页置换算法:怎样选

7、择要置换的帧磁盘I/O非常费时－>降低缺页率21页置换算法需要一个最小的缺页率通过运行一个内存访问的特殊序列（访问序列），计算这个序列的缺页次数引用串：只考虑页码，任何紧跟着的引用不会出错22内存访问地址顺序:0100,0432,0101,0612,0102,0103,0104,0101,0611,0102,0103,0104,0101,0610,0102,0103,0104,0101,0609,0102,0105页大小100B，页码序列:1,4,1,6,1,1,1,1,6,1,1,1,1,6,1,1,1,1,6,1,1引用串:1,4,1,

8、6,1,6,1,6,1,6,123理想的缺页与帧数量关系图24给定引用串:1,4,1,6,1,6,1,6,1,6,1如果有三帧:3次缺