第四章 虚拟存储管理

常规存储器管理方式的特征

• 一次性：作业在运行前一次性地全部装入内存
• 驻留性：作业装入内存后，便一直驻留在内存中，直至作业运行结束

程序执行的局部性：

• 时间局部性(temporal locality)
  - 被引用过一次的存储器位置很可能在不远的将来再被多次引用。
• 空间局部性(spatial locality)
  - 如果一个存储器位置被引用了一次，那么程序很可能在不远的将来引用附近的一个存储器位置。

虚拟存储器的特征：

离散分配方式是基础

• 多次性：一个作业被分成多次调入内存运行
• 对换性：允许在作业的运行过程中进行换进、换出。（进程整体对换不算虚拟）
• 最终体现虚拟性：能够从逻辑上扩充内存容量，使用户所看到的内存容量远大于实际内存容量。

请求分页存储管理方式

① 页表基本功能不变：逻辑地址映射为物理地址
② 缺页中断机构

• 中断步骤：“保护CPU环境”、“分析中断原因”、“转入缺页中断处理程序”、“恢复CPU环境” 等

③ 地址变换机构

内存分配：

• 最小物理块数的确定
  - 少于此数量进程将不能运行
  - 与计算机的硬件结构有关，取决于指令的格式、功能和寻址方式
• 物理块的分配策略
  - 考虑：固定OR可变分配、全局OR局部置换。
  - 三种策略：1）固定分配、局部置换 2）可变分配、全局置换 3）可变分配、局部置换
• 物理块的分配算法
  - 平均分配算法
  - 按比例分配算法
  - 考虑优先权的分配算法

页面置换算法：

页面置换算法(page replacement algorithms)：选择换出哪些页面的算法，其好坏直接影响系统的性能
应具有较低的缺页率：页面调入次数（缺页次数）/ 总的页面使用次数

• 最佳Optimal置换算法
  - 优点：保证获得最低的缺页率
  - 不足：无法实现，因为无法预知一进程将来的运行情况
• 先进先出FIFO置换算法
  • 先进入的先淘汰，即选择内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。
    - 优点：实现简单，把一进程已调入内存的页面按先后次序组织成一个队列，并设置一个指针(替换指针)，使它总是指向队首最老的页面。
    - 不足：与进程实际运行规律不相适应（较早调入的页往往是经常被访问的页，频繁被对换造成运行性能降低）
• 最近最久未使用(LRU)置换算法
  - 不足：有时页面过去和未来的走向之间并无必然的联系。相应的需较多的硬件支持：记录每个页面自上次被访问以来所经历的时间t，淘汰时选择页面t值最大的；以及需要快速地知道哪一页是最近最久未使用的页面，用寄存器或栈。
  
• CLOCK置换算法
• 其他