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第六章 虚拟存储器 内容 虚拟存储器的基本概念 请求分页存储管理方式 页面置换算法 请求分页系统的性能分析 请求分段存储管理方式 存储管理举例 第六章 虚拟存储器 目的及要求 理解并掌握虚拟存储器的概念和特征，初步领会虚拟存储器的实现方式； 了解请求分页中的硬件支持，领会并理解页面分配和置换的策略； 熟练掌握最佳置换和先进先出页面置换算法，理解并掌握最近最久未使用置换算法，了解Clock、最少使用和页面缓冲置换算法； 了解缺页率对优先访问时间的影响，领会抖动产生的原因和预防方法； 了解请求分段中的硬件支持，领会请求分段存储管理方式中分段共享和保护； 第六章 虚拟存储器 重点 虚拟存储器的概念和特征； 最佳置换算法、先进先出页面置换算法、最近最久未使用置换算法； 抖动产生的原因和预防方法； 请求分段存储管理方式中分段共享和保护； 难点 虚拟存储器的概念和特征； 页面分配和置换的策略； 最佳置换算法、最近最久未使用置换算法； 抖动的预防方法； 请求分段存储管理方式中分段共享和保护； 6.1 虚拟存储器的基本概念 6.1.1 虚拟存储器的引入 6.1.2 虚拟存储器的实现方式 6.1.3 虚拟存储器的特征 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、二维空间、n维空间 。 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。 6.1.1 虚拟存储器的引入 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几点： 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。 6.1.1 虚拟存储器的引入 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。 6.1.1 虚拟存储器的引入 实现思想： 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，由请求调入或置换完成执行。这样，可使一个大用户程序在较小内存空间运行；也可使内存中有更多进程并发执行。 请求调入： 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。 置换： 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。 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。 6.1.1 虚拟存储器的引入 虚拟存储器是具有请求调入和置换功能，能仅把作业的一 部分装入内存便可运行，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一 种存储器系统。 其逻辑容量由内存和外存容