第18讲_虚拟存储器.pdf

第 7 章 存储系统 Chapter 7 Storage System (3) Virtual memory is a computer system technique which gives an application program the impression that it has contiguous working memory, while in fact it may be physically fragmented and may even overflow on to disk storage. Systems that use this technique make programming of large applications easier and use real physical memory (e.g. RAM) more efficiently than those without virtual memory. 盛建伦 jlsheng@qtech.edu.cn §7 ．3 虚拟存储器 (Virtual Memory) 虚拟存储器指的是“主存-辅存”层次。它能使该层次具有辅 存的容量，接近于主存的等效速度和辅存的每位成本。它使得程 序员可以按比主存大得多的虚存空间编制程序。 对于大的程序，可以先分配少数几个页面，将该程序的一部 分装入主存。在运行中间，发生缺页时再按需陆续调入。只要主 存容量大于某个最小值，不论机器配备多大容量的主存，程序可 不必作任何修改照样能运行。 主存实际容量的大小会影响系统工作的效率和解题速度。 虚拟存储系统的设计目标是：设法获得主存储器的最佳使 用，形成一个高性能、低价格的大容量存储器。 虚拟存储器的管理方法有：页式、段式和段页式。 盛建伦 jlsheng@qtech.edu.cn 虚拟存储器和Cache-主存层次的管理原则基本相同。把程 序中常用的页（块）驻留在较高速的存储器中。一旦某页变的 不常用了，则把它替换出去。 虚拟存储器的地址映象 （或称定位算法）是指每个虚页按 什么规则 （算法）装入 （定位于）实存，地址变换是指程序按 照映象关系装入实存后，在程序运行时虚地址如何变换成对应 的实存地址。 当处理机发出访存地址时，首先进行虚地址到主存实地址 的映象变换，如果出现页故障，再进行虚地址到辅存实地址的 映象变换。 虚地址到主存实地址的地址映射变换有：直接映射，相联 映射，组相联映射，段相联映射等。 盛建伦 jlsheng@qtech.edu.cn 当CPU访问主存不命中时，必须从辅存把包含这个字的1个 数据块传送到主存，然后，CPU才能在主存中访问到这个字。若 传送该数据块的时间为T ， T = T + T 则 B A2 B M “主存-辅存”层次的平均访问时间 T = H ·T + （1—H ）·T = H ·T + （1—H ）· （T + T ） A A1 A2 M B M = TM + （1—H ）·TB Embedded systems and other special-purpose computer systems which require very fast, very consistent response time do not generally use virtual memory. 盛建伦 jlsheng@qtech.edu.cn 页式虚拟存储器