存儲器管理虛擬存儲器部分虛擬存儲器的基本概念一.局部性原理程序在執(zhí)行時將呈現(xiàn)出局部性規(guī)律，指的是在較短時間內，程序的執(zhí)行僅限在某個部分；相應地，系統(tǒng)訪問的存儲空間也是僅局限于某個區(qū)域。*局限性又表現(xiàn)為：1。時間局限性。如果程序中的某條指令一旦執(zhí)行，那在不久以后該指令可能再次被執(zhí)行；如果系統(tǒng)在訪問某個數(shù)據(jù)結構，則不久以后該數(shù)據(jù)結構還會再次被訪問。

產(chǎn)生時間局限性的原因是在程序中存在大量的循環(huán)結構。eg:dowhileI<=100I=I+1…

2。空間局限性。指的是系統(tǒng)一旦訪問了某個存儲單元，在不久的將來，其附近的存儲單元也可能被訪問。既程序在一段時間內所訪問的地址，可能集中在一定的范圍內。產(chǎn)生空間局限性的原因是程序的順序執(zhí)行。2.虛擬存儲器的特征

（1）離散性離散性是指在內存分配時采用的與“連續(xù)分配”方式相對立的一種分配內存方式————離散分配，即是說將一個程序的各個裝入模塊裝在不相鄰的的內存區(qū)域中。離散性是實現(xiàn)虛擬存儲器的基礎，沒有離散性就不可能實現(xiàn)虛擬存儲器。這是因為一個程序在裝入時采用“連續(xù)分配”，這需將程序裝入一個連續(xù)的內存區(qū)域中，為此，需事先為它一次性申請足夠大的內存空間，以便將整個程序先后分多次裝入內存。這會使相當一部分內存空間處于暫時或永久空閑狀態(tài)，從而造成內存資源的浪費。

（2）多次性多次性是指一個程序被分成若干部分，經(jīng)多次調入內存運行。

（3）對換性對換性是指在程序運行過程中某些模塊針對內存換進，換出，即是說在process執(zhí)行期間允許將那些暫使用的程序和數(shù)據(jù)，從內存調出到外存的對換區(qū)，待以后需要時再將其調入內存。換進，換出能有效的提高內存資源的利用率。

（4）虛擬性內存的擴充不是從物理上進行的，而是從邏輯上進行對內存進行擴充，使用戶感覺內存的容量比實際大的多?！摂M性是虛擬存儲器的重要目標。三.虛擬存儲器的實現(xiàn)方式（一）頁式管理頁式管理方式是目前常用的一種實現(xiàn)虛擬存儲器的方式。虛擬存儲器在實現(xiàn)上有一定的難度，既要一定的硬件的支持又要較多的軟件支持，但頁式管理實現(xiàn)虛擬存儲器方式較容易，因為每次系統(tǒng)換進和換出的基本單位是容量固定的頁面。1.頁式管理的硬件支持（1）頁表機制在頁式管理系統(tǒng)中的主要的數(shù)據(jù)結構是頁表。其基本作用是將程序地址空間中的邏輯地址轉變成存儲空間中的物理地址。但是在程序運行時，系統(tǒng)只裝入先要運行的那一部分，還余下一部分在磁盤（外存）上，所以在頁表上存在若干表項用來供程序在內存和外存之間換進，換出時起參考作用。（二）缺頁中斷機構

在分頁管理系統(tǒng)中，每當系統(tǒng)所要訪問的頁面不在內存中時，便要產(chǎn)生一個缺頁中斷，請求OS將所缺的頁面調入內存。缺頁中斷作為中斷，它同樣要經(jīng)歷如下過程：CPU現(xiàn)場保護——分析中斷原因——缺頁中斷處理——恢復CPU現(xiàn)場。缺頁中斷是一種特殊的中斷它與一般的中斷相比，有著明顯的區(qū)別，主要表現(xiàn)如下：1。通常，CPU都是在一條指令執(zhí)行完后去檢查是否有中斷請求信號到達。有中斷，系統(tǒng)便去響應；否則，系統(tǒng)繼續(xù)執(zhí)行下一條指令。但是，缺頁中斷卻是在指令執(zhí)行期間進行的。2。缺頁中斷處理可能在一條指令執(zhí)行期間要發(fā)生多次。（三）地址變換機構

1。基本概念：（1）邏輯空間：是一個程序的地址空間。地址空間=邏輯空間=程序空間=作業(yè)空間（2）物理空間：是一個程序在裝入內存后所擁有的真正的內存空間。物理空間=存儲空間=內存空間（3）頁：在頁式管理中我們將一個程序的地址空間劃分成若干個大小相等的片，稱為頁。頁=頁面=邏輯頁面（4）頁框：在內存中也相應的為程序劃分與該程序所擁有的頁面大小相當?shù)拇鎯K，稱之為頁框。

頁框=物理頁面=存儲塊注意：程序在裝入時，可以將若干鄰接的邏輯頁面裝入到內存不相鄰接的頁框中去。（5）頁式管理中的頁地址結構：3112110頁號P位移量W該地址結構表明：系統(tǒng)存在1024K個頁面，并且每一頁的大小為4KB。為什么？（6）頁表：

系統(tǒng)為每一個進程建立一張頁面映射表，簡稱“頁表”。其作用是程序在執(zhí)行時通過查找頁表，即可找到每一頁在內存中的物理塊號（頁框號）。也就是完成從頁號到頁框號的地址映射。

頁號頁框號031226344558………(頁表)(內存)解答：首先：系統(tǒng)需要一個具有頁表始址和頁表長度的控制寄存器。系統(tǒng)把所調度執(zhí)行的進程的頁表始址和頁表長度從請求表中取出放入控制寄存器中。

其次，由控制寄存器器中的頁表始址，找到該進程的的頁表所在位置。并由虛地址100得到指令LOAD1，2500在第0頁的第100號單元中。由于第0頁所對應的頁框是第2號頁框。所以該指令在內存中的物理地址為2*1024+100=2148。然后：當CPU執(zhí)行到第2148號單元的指令時，CPU要從有效地址2500中取出數(shù)據(jù)放入1號寄存器中，為了找到2500所對應的物理地址，地址變換機構首先將2500轉換為頁號與頁內位移量（頁內相對地址）組成的地址形式。

P=INT[邏輯地址/頁的大小]=INT[2500/1024]=2W=[邏輯地址]MOD[頁的大小]=2500MOD1024=452最后：由頁表得到第2頁所對應的頁框號為8，從而得到起始地址：8*1024。所以系統(tǒng)要訪問的內存物理地址應為頁內相對地址+起始地址=452+8*1024