第十四讲虚拟存储器

1、虚拟存储器,第3章 存储系统,2,教学内容,虚拟存储器的基本原理 页式虚拟存储器 段式虚拟存储器 存储保护,3,教学要求,掌握虚拟存储器的特点。虚拟的本质。 对页式和段式虚拟存储器能进行计算。 了解虚拟存储器内容的替换策略。 了解存储保护的若干种方式。,4,教学重点,虚拟存储器的几种调入方式。 存储区域的保护方式。,5,一 虚拟存储器的基本原理,目的：扩大主存的容量。 概念：借助辅助存储器，构成主存辅存层次的系统。由附加的硬件和操作系统管理。 说明：把主存和辅存一起编址，虚拟的把辅存的部分空间作为主存使用，实质CPU仍然只能执行调入主存的程序。,6,主存辅存层次与主存Cache层次,共同点：两

2、个存储体系均以信息块作为存储层次之间基本信息的传递单位。,7,不同点,主存Cache采用与CPU速度匹配的快速存储元件弥补两者之间的速度差异。虚拟存储器弥补容量不足，具有程序编址方便的特点。,主存Cache体系中CPU与主存和Cache都建立了直接访问的通路。 主存辅存体系中CPU只与主存建立直接通路。,CPU访问Cache的速度为S,则访问主存速度为5S-10S。访问辅存速度为500S-1000S。,若命中减少CPU的等待时间，若不命中CPU改执行另一程序，待从辅存调入信息块到主存，CPU再执行该程序。 虚拟地址由编译程序生成，物理地址由CPU地址引脚生成。,你怎样理解虚拟存储器？,8,虚地

3、址与实地址的转换,段式结构 程序模块分段，不定长。 控制信息 工作流程。 段表的存放,9,段式存储器特点,优点：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； 缺点：因为段的长度各不相同，起点和终点不定，给主存空间分配带来麻烦，而且容易在段间留下许多空余的零碎存储空间，造成浪费。,10,页式存储器,页是主存物理空间中划分出来的等长的固定区域。页表易于控制。 优点：页面的起点和终点地址是固定的,方便造页表,新页调入主存也很容易掌握，比段式空间浪费小。 缺点：处理、保护和共享都不及段式来得方便。,11,页式存储器,程序分页调入，定长。 控制信息 工作流程 页表存放,12,块表式

4、,为了避免页表已保存或已调入主存储器时对主存访问次数的增多, 把页表的最活跃部分存放在高速存储器中组成快表。,13,段页式存储方式,基号段号页号页内地址,14,虚存替换算法,FIFO LRU LFU 例1假设主存只有a,b,c三个页框，组成a进c出的FIFO队列，进程访问页面的序列是0，1，2，4，2，3，0，2，1，3，2号。若采用FIFO算法，FIFO算法+LRU算法，用列表法分别求两种替换策略情况下的命中率。,15,虚存替换算法与Cache比较,(1)缺页至少要涉及一次磁盘存取，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。,16,虚拟存储器的实例,奔腾PC机,17,虚拟存储器的实例,奔腾PC机,18,存储保护,当多个用户共享主存时，应防止由于一个用户程序出错而破坏其他用户的程序和系统软件,以及一个用户程序不合法地访问不是分配给它的主存区域。,19,存储区域保护,奔腾PC机,访问方式保护：加锁,20,小结,虚拟