第九章9 4虚拟存储器黄.ppt

2. 段式管理 在段式虚拟存储系统中，段是按照程序的逻辑结构划分的，各个段的长度因程序而异。 　　 程序按逻辑结构分段，主存按段来分配的存储管理方式。 3.6.2 虚拟存储器的管理方式 9.4.3 段式虚拟存储器和段页式虚拟存储器　 1、段式虚拟存储器 段是按照程序的自然分界划分的长度可以动态改变的区域。通常，程序员把子程序、操作数和常数等不同类型的数据划分到不同的段中，并且每个程序可以有多个相同类型的段。 虚地址到实主存地址的变换通过段表实现。 　　虚拟地址由段号和段内地址组成, 为了把虚拟地址变换成实主存地址，需要一个段表。 每个程序设置一个段表，段表的每一个表项对应一个段。每个表项至少包含下面三个字段： (1)段起址：指明在该段已经调入实存的情况下，该段在实存中的首地址。 (2)有效位(装入位）：指明该段是否已经调入实存。 (3)段长：记录该段的实际长度。设置段长字段的目的是为了保证访问某段的地址空间时，段内地址不会超出该段长度导致地址越界而破坏其他段。 段表本身也是一个段，可以存在辅存中，但一般驻留在主存中。若段内地址值超过段长，则为地址越界。 演示 （4）优点： ① 段的分界与程序的自然分界相对应； ② 段的逻辑独立性使它易于编译、管理、修改和保护，也便于多道程序共享； ③ 某些类型的段（堆栈，队列）具有动态可变长度，允许自由调度以便有效利用主存空间。 （5）缺点： 段间的零碎存储空间（碎片）不好利用。 必须用加法操作通过段起址与段内偏移量的求和运算求得物理地址。因此，段式存储管理比页式存储管理方式需要更多的硬件支持。 段页式管理 将程序先按逻辑功能分为段，每个段再分为若干个页 虚存地址包括 段号、段内页号、页内地址 程序分段，段内分页的管理方式。 (1)虚拟地址 页内地址 段内虚页号 虚段号 为实现虚实转换，必须在内存建立段表和页表 每个程序有一张段表，每个程序段有一张页表 所以，每个程序有一张段表和一组页表 段表的主要功能是 用来登记每个程序段的页表在内存中的首地址 页表的主要功能是 用来登记程序段的每个页在内存中的实页号。 段表项： … 装入位 页表首地址 页表项： … 装入位 实页号 段页式段表项： … 装入位 页表首地址 注意：段页式的段表中表项给出的是页表首地址 而段式的段表中表项给出的是实存段首地址 段式段表项： … 装入位 实存段首地址 （3）段页式虚实地址的变换过程 ① 形成访问段表项地址； ②将段表项的页表首地址与段内虚页号相加形成 访问页表项地址； ③将页表项（装入位为1）的实页号和虚地址的页内地址拼接形成访问实存地址。 段表项： … 装入位 页表首地址 页表项： … 装入位 实页号 演示 9.8 (4) 段页式管理的优缺点 优点： 兼有段式和页式管理方式的优点。 缺点： 地址变换过程需多次查表，速度慢。 3.6.5 替换算法 1、问题的提出 产生缺页且主存无空间受时需采用相应的算法替换 2、虚存与cache替换策略的区别 虚拟存储器中的页面替换策略和cache中的行替换策略有很多相似之处，但有三点显著不同： 　　(1)缺页至少要涉及前一次磁盘存取，读取所缺的页，缺页使系统蒙受的损失要比cache未命中大得多。 　　(2)页面替换是由操作系统软件实现的。 　　(3)页面替换的选择余地很大，属于一个进程的页面都可替换。 　　 3、替换策略 一般采用LRU算法、FIFO算法，或将两种算法结合起来使用。 　　对于将被替换出去的页面，假如该页调入主存后没有被修改,就不必进行处理，否则就把该页重新写入外存，以保证外存中数据的正确性。为此，在页表的每一行应设置一修改位。 9.4 虚拟存储器 9.4.1虚拟存储器的基本概念 指一个容量非常大的存储器的逻辑模型，借助于磁盘等辅存来扩大主存容量，是指“主存—外存”这一存储层次。给用户提供了一个比实际主存空间大得多少的虚拟存储空间。不是任何实际的物理存储器。 例：奔腾PC的虚地址模式 段或段页模式，进程可以拥有214+32 = 64TB空间，但实际主存容量64TB。 可见：虚存空间大于实存空间是虚拟存储器的基本特征；虚存空间是由辅存支持的。 逻辑地址－虚拟存储器所提供的地址（是程序的逻辑地址）。 虚拟地址空间－程序的逻辑地址空间。 物理地址－CPU用于访问主存的地址。 物理地址空