操作系统（4）虚拟存储--覆盖与交换、局部性原理、虚拟页式存储、虚拟段式存储、缺页异常

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1. 虚拟存储的需求背景

   虚拟存储可以看出是非连续分区存储的延续，在非连续分区的基本上，把一部分内容放到外存里，从而增大应用程序的使用空间。

1. 存储层次结构
   通过下图的层次结构，使系统处于繁忙的状态，实现价格、容量、访问速度方面的均衡。
   
2. 解决计算系统常出现的内存不够用问题的办法

1. 覆盖：应用程序手动把需要的指令和数据保存在内存中，这种方式加大了应用开发的难度
2. 交换：操作系统自动把暂时不能执行的程序保存到外存中，这种方式开销大
3. 虚拟存储：在有限容量的内存中，以页为单位自动装入更多更大的程序。

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2. 覆盖和交换技术 （过时技术）

1. 覆盖
   
2. 交换
   
   

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3. 局部性原理（虚拟存储的可实现前提）

虚拟存储是把原来放在内存中的一部分地址信息放到外存中。

1. 虚拟存储的目标

1. 只把部分程序放到内存中，从而运行比物理内存大的程序。不同于覆盖技术，这部分工作由操作系统自动完成。
2. 实现进程在内存与外存之间的交换，从而获得更多的空闲内存空间

2. 局部性原理
   分支局部性就比如循环
   

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4. 虚拟存储概念

1. 原理

1. 装载程序时：只讲当前指令执行需要的部分页面或段装入内存中，不同于之前的需要把整个进程放到内存中
2. 当指令执行过程中需要的指令或者数据不在内存中时（称为缺页或者缺段），处理器通知操作系统将相应的内容调入内存
3. 操作系统将内存中暂时不用的页面或段保存到外面（引出置换算法来决定调出哪些）。

2. 实现方式：虚拟页式存储+虚拟段式存储

3. 虚拟存储的基本特征
   

4. 支持技术

   • 硬件：页式或短时存储中的地址转换机制
   • 操作系统：管理内存和外存间页面或段的换入和换出

4. 虚拟页式存储

在页式存储管理的基础上，增加请求调页和页面置换。

1. 实现思路
   
   页式存储管理是将所有的页面都加入到内存中，只是可以实现存储的不连续，因此也不会出现所谓的缺页异常。

2. 地址转换
   
   地址转换过程和页式存储管理差不多，只不过增加了缺页异常的一些处理机制，这样就会导致很多东西需要修改

3. 页表项结构（区别于页式存储管理的页表项）
   在页表项中添加了4个标识位：驻留位，保护位，修改位，访问位
   
   
   =
   

5. 缺页异常

1. 缺页异常（中断）的处理流程（页面置换算法）
   
2. 上图第4步详细流程
   
3. 虚拟页式存储的外存管理
   
4. 管理的性能