存储器管理1课件

存储器管理虚拟存储器部分虚拟存储器的基本概念一.局部性原理程序在执行时将呈现出局部性规律，指的是在较短时间内，程序的执行仅限在某个部分；相应地，系统访问的存储空间也是仅局限于某个区域。*局限性又表现为：1。时间局限性。如果程序中的某条指令一旦执行，那在不久以后该指令可能再次被执行；如果系统在访问某个数据结构，则不久以后该数据结构还会再次被访问。

产生时间局限性的原因是在程序中存在大量的循环结构。eg:dowhileI<=100I=I+1…

2。空间局限性。指的是系统一旦访问了某个存储单元，在不久的将来，其附近的存储单元也可能被访问。既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。产生空间局限性的原因是程序的顺序执行。2.虚拟存储器的特征

（1）离散性离散性是指在内存分配时采用的与“连续分配”方式相对立的一种分配内存方式————离散分配，即是说将一个程序的各个装入模块装在不相邻的的内存区域中。离散性是实现虚拟存储器的基础，没有离散性就不可能实现虚拟存储器。这是因为一个程序在装入时采用“连续分配”，这需将程序装入一个连续的内存区域中，为此，需事先为它一次性申请足够大的内存空间，以便将整个程序先后分多次装入内存。这会使相当一部分内存空间处于暂时或永久空闲状态，从而造成内存资源的浪费。

（2）多次性多次性是指一个程序被分成若干部分，经多次调入内存运行。

（3）对换性对换性是指在程序运行过程中某些模块针对内存换进，换出，即是说在process执行期间允许将那些暂使用的程序和数据，从内存调出到外存的对换区，待以后需要时再将其调入内存。换进，换出能有效的提高内存资源的利用率。

（4）虚拟性内存的扩充不是从物理上进行的，而是从逻辑上进行对内存进行扩充，使用户感觉内存的容量比实际大的多。——虚拟性是虚拟存储器的重要目标。三.虚拟存储器的实现方式（一）页式管理页式管理方式是目前常用的一种实现虚拟存储器的方式。虚拟存储器在实现上有一定的难度，既要一定的硬件的支持又要较多的软件支持，但页式管理实现虚拟存储器方式较容易，因为每次系统换进和换出的基本单位是容量固定的页面。1.页式管理的硬件支持（1）页表机制在页式管理系统中的主要的数据结构是页表。其基本作用是将程序地址空间中的逻辑地址转变成存储空间中的物理地址。但是在程序运行时，系统只装入先要运行的那一部分，还余下一部分在磁盘（外存）上，所以在页表上存在若干表项用来供程序在内存和外存之间换进，换出时起参考作用。（二）缺页中断机构

在分页管理系统中，每当系统所要访问的页面不在内存中时，便要产生一个缺页中断，请求OS将所缺的页面调入内存。缺页中断作为中断，它同样要经历如下过程：CPU现场保护——分析中断原因——缺页中断处理——恢复CPU现场。缺页中断是一种特殊的中断它与一般的中断相比，有着明显的区别，主要表现如下：1。通常，CPU都是在一条指令执行完后去检查是否有中断请求信号到达。有中断，系统便去响应；否则，系统继续执行下一条指令。但是，缺页中断却是在指令执行期间进行的。2。缺页中断处理可能在一条指令执行期间要发生多次。（三）地址变换机构

1。基本概念：（1）逻辑空间：是一个程序的地址空间。地址空间=逻辑空间=程序空间=作业空间（2）物理空间：是一个程序在装入内存后所拥有的真正的内存空间。物理空间=存储空间=内存空间（3）页：在页式管理中我们将一个程序的地址空间划分成若干个大小相等的片，称为页。页=页面=逻辑页面（4）页框：在内存中也相应的为程序划分与该程序所拥有的页面大小相当的存储块，称之为页框。

页框=物理页面=存储块注意：程序在装入时，可以将若干邻接的逻辑页面装入到内存不相邻接的页框中去。（5）页式管理中的页地址结构：3112110页号P位移量W该地址结构表明：系统存在1024K个页面，并且每一页的大小为4KB。为什么？（6）页表：

系统为每一个进程建立一张页面映射表，简称“页表”。其作用是程序在执行时通过查找页表，即可找到每一页在内存中的物理块号（页框号）。也就是完成从页号到页框号的地址映射。

页号页框号031226344558………(页表)(内存)解答：首先：系统需要一个具有页表始址和页表长度的控制寄存器。系统把所调度执行的进程的页表始址和页表长度从请求表中取出放入控制寄存器中。

其次，由控制寄存器器中的页表始址，找到该进程的的页表所在位置。并由虚地址100得到指令LOAD1，2500在第0页的第100号单元中。由于第0页所对应的页框是第2号页框。所以该指令在内存中的物理地址为2*1024+100=2148。然后：当CPU执行到第2148号单元的指令时，CPU要从有效地址2500中取出数据放入1号寄存器中，为了找到2500所对应的物理地址，地址变换机构首先将2500转换为页号与页内位移量（页内相对地址）组成的地址形式。

P=INT[逻辑地址/页的大小]=INT[2500/1024]=2W=[逻辑地址]MOD[页的大小]=2500MOD1024=452最后：由页表得到第2页所对应的页框号为8，从而得到起始地址：8*1024。所以系统要访问的内存物理地址应为页内相对地址+起始地址=452+8*1024