组成第十五讲：虚拟存储器.ppt

《组成第十五讲：虚拟存储器.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。

1、虚拟存储器虚拟存储器概述页式虚拟存储器段式虚拟存储器段页式虚拟存储器存储管理部件虚拟存储器概述虚拟存储器的提出1961年英国曼彻斯特大学Kilbrn等人提出；70年代广泛地应用于大中型计算机系统中，目前许多微型机也开始使用虚拟存储器；是进一步完善主存－辅存存储层次，解决主存容量提出的。虚拟存储器概述什么是虚拟存储器虚拟存储器是建立在主存－辅存物理结构的基础之上的，是由附加硬件装置及操作系统存储管理软件组成的一种存储体系；将主存和辅存的地址空间统一编址，形成一个庞大的存储空间；借助于磁盘等辅助存储器来扩大主存容量

2、，使之为更大或更多的程序所使用；虚拟存储器可使主存的容量像辅存（磁盘）一样大；虚拟存储器中程序可以像访问主存一样访问外存。虚拟存储器概述虚似存储器的功能与特点虚拟存储器是“主存－外存”层次；是一个逻辑模型，并不是一个实际的物理存储器；虚拟存储器解决了存储容量、存取速度和价格之间的矛盾，是管理存储设备的有效方法；使计算机的存取容量达到辅存的容量使计算机存储速度接近主存的速度使计算机整个存储系统的成本接近辅存的成本有了虚拟存储器，用户无需考虑所编程序在主存中是否放得下或放在什么位置等问题。虚拟存储器概述虚地址和实地

3、址虚拟存储器的辅存部分能让用户像内存一样使用，用户编程时指令地址允许涉及辅存大小的空间范围，这种指令地址称为虚地址（虚拟地址、逻辑地址）；实际的主存储器单元的地址则称为实地址（主存地址、物理地址）；虚地址范围要比实地址大得多。虚拟存储器概述物理地址由CPU地址引脚送出，用于访问主存的地址。虚拟地址由编译程序生成的，是程序的逻辑地址，其地址空间的大小受到辅助存储器容量的限制。虚拟存储器概述虚拟存储器和cache存储器虚拟存储器和主存－cache存储器是两个不同存储层次的存储体系。CPU-主存-辅存之间的关系CPU

4、-Cache-主存之间的关系CPU主存CacheCPU主存辅存虚拟存储器概述虚拟存储器和cache存储器在概念上有不少相同之处：都把程序划分为一个个信息块；运行时都能自动地把信息块从慢速存储器向快速存储器调度；都是采用一定的地址变换映射方法和替换策略，从原理上看是相同的；都基于程序局部性原理。虚拟存储器概述虚拟存储器和cache存储器的不同之处：主要功能传送信息块长度访问速度虚拟存储器对未命中更加敏感对程序员是否透明虚拟存储器概述主要功能：cache存储器采用与CPU速度匹配的快速存储元件弥补了主存和CPU之间

5、的速度差距；虚拟存储器虽然最大限度减少了慢速辅存对CPU的影响，但它的主要功能是用来弥补主存和辅存之间的容量差距，具有提供大容量和程序编址方便的优点。虚拟存储器概述传送信息块长度：cache存储器每次传送的信息块是定长的，只有几十字节；虚拟存储器信息块划分方案很多，有页、段等，长度均在几百至几百K字节左右。访问速度：CPU访问cache存储器的速度比访问慢速主存快5－10倍；虚拟存储器中的主存速度要比辅存缩短100－1000倍以上。虚拟存储器概述虚拟存储器对未命中更加敏感：主存－cache存储体系中CPU与ca

6、che和主存都建立了直接访问的通路，一旦不命中时，CPU直接访问主存并同时进行向cache调度信息块，从而减少了CPU等待的时间；辅助存储器与CPU之间没有直接通路，一旦在主存不命中时只能从辅存调块到主存。因为辅存的速度相对CPU差距太大，调度需要时间较长，因此CPU一般改换执行另一个程序，等到调度完成后返回原程序继续工作。虚拟存储器概述对程序员是否透明：Cache存储器存取信息的过程、地址变换和替换策略全部用硬件实现，所以对各类程序员是透明的。主－辅层次的虚拟存储器基本上由操作系统的存储管理软件辅助一些硬件进

7、行信息块的划分和主－辅存直接的调度，所以对设计存储管理软件的系统程序员来说，它是不透明的，而对广大用户，因为虚拟存储器提供了庞大的逻辑空间可以任意使用，所以对应用程序员是透明的。虚拟存储器的分类虚存通过增设地址映象表机构来实现程序在主存中的定位。这种定位技术是把程序分割成若干个较小的段或页，用相应的映象表机构，来指明该程序的某段或某页是否已装入主存，若已装入主存，则应同时指明其在主存中所处的开始位置；若未装入主存，则应到辅存中去调段或页，并建立起程序空间和实存空间的地址映象关系。这样，程序执行时通过查映象表，将

8、程序（虚）地址变成主存地址再访问主存。由于采用的存储映象算法不同，形成了多种不同的存储器管理方式的虚拟存储器，其中主要有段式、页式、段页式三种。页式虚拟存储器页式虚拟存储器是以页为信息传送单位的虚拟存储器。也就是说，在这种虚拟存储器中，不论是虚拟空间，还是主存空间都被分成大小相等的页，称为页面。页式虚拟存储器以固定大小的页面为单位程序按页面大小划分0页1页2页3页4页5页6页第0页第1