示范之虚拟内存.pptVIP

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;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);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;虚拟内存—物理内存和用户逻辑内存的区分 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;*; 虚拟内存能够通过以下手段来执行： 请求页面调度（ Demand paging ） 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（ Demand segmentation ） ;*;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 多用户 需要页?查阅此页 无效的访问?中止 不在内存?换入内存 ;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;*;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 ;*;;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（Effective Access Time ，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 ;内存访问时间 = 100 ns 平均页错误处理时间 = 25 ms 有效访问时间 EAT = (1 – p)*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% － 110100  － 1025000000p － p 0.000 000 4 毫秒，符号ms(millisecond)????????? 1s =1000ms 微秒，符号μs(microsecond)???? 1ms =1000μs 纳秒，符号ns(nanosecond)????????1μs =1000ns ;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 ;查找所需页在磁盘上的位置 查找一空闲帧: - 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 ;*;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. ;;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;;*;FIFO算法: 可以创建一个FIFO 队列来管理内存中的所有页 调入页时，将它加到队列的尾部 当必须置换一页时，将选择最旧的页;引用串: 1, 2, 3, 4, 1, 2, 5, 1, 2, 3, 4, 5 3 帧 4帧 FIFO 置换算法 – Belady异常 期望: 增加帧数 ? 降低缺页率;*;被置换的页将是最长时间不被使用的页 很难实现，因为需要引用串的未来知识 4帧的例子 1, 2, 3, 4, 1, 2, 5, 1, 2, 3, 4, 5最优页置换的作用：用来衡量你的算法的效率;*;LRU置换为每个页记录该页最后的使用时间 当必须进行页置换时，LRU选择最近最长未被使用的页。;引用串: 1, 2, 3, 4, 1, 2, 5, 1, 2, 3,