计算机组成原理第三章 第7讲 虚拟存储器

1、虚拟存储器,3.7虚拟存储器,说明： 该部分内容将在操作系统课程中用完整一章详细介绍，本课仅简单引入。,3.7虚拟存储器,1. 先看什么是实地址与虚地址 用户编制程序时使用的地址称为虚地址或逻辑地址，其对应的存储空间称为虚存空间或逻辑地址空间；而计算机物理内存的访问地址则称为实地址或物理地址，其对应的存储空间称为物理存储空间或主存空间。程序进行虚地址到实地址转换的过程称为程序的再定位。,3.7虚拟存储器,程序运行或者数据处理需要将相关信息流从辅助存储器调入内存 问题是： 如果信息流容量大于内存容量怎么处理？ 多用户的多任务共享内存时，怎样编制分配内存？ 解决办法： 编程时不考虑实地址，运行时只

2、调入正在运行或将要运行的信息流。,3.7虚拟存储器,2. 虚存访问过程： 虚存空间用户程序按照虚地址编程并存放于辅存之中。 动态运行时，判断：虚地址对应部分是否在内存？ 若在：地址转换 不在：从辅存中调入,3.7虚拟存储器,存在两种情况： 虚地址空间远大于实地址空间： 提高存储容量，小内存载入大程序。 虚地址空间远小于实地址空间： 多用户、多任务，地址变换。 虚存机制功能： 应用程序可以透明地使用整个虚存空间 主存命中率高时，虚存访问时间接近主存,3.7虚拟存储器,虚存是概念模型，不是实物 对系统程序不透明 对应用程序透明 虚存能有效提高存储体系性能,Cache,主存,辅存,Cache-主存访

3、问机制,主存-辅存 访问机制,3.7虚拟存储器,3. 两种机制的异同： 出发点相同：提高存储系统性能 原理相同：局部性原理 侧重点不同： 前者：速度差异； 后者：容量、分配、保护等 数据通路不通： 前者：有直接通路； 后者：只能访主存,3.7虚拟存储器,透明性不同： 前者：由硬件完成，均透明； 后者：硬件软件完成，仅对用户程序透明 未命中损失不同： 前者：未命中时间损失小 后者：未命中时间损失大,3.7虚拟存储器,4.虚存机制要解决的关键问题 调度问题：哪些程序、数据调入主存？ 地址映射问题：内外地址变换 替换问题：哪些被覆盖或者调出 更新问题：主存、辅存内容一致性,3.7虚拟存储器,不同的虚

4、拟存储器机制 页式虚拟存储器 段式虚拟存储器 段页式虚拟存储器 不同的替换算法： FIFO LRU LFU,3.8奔腾系列机的虚存组织,略,本 章 小 结,对存储器的要求是容量大、速度快、成本低。 为了解决了这三方面的矛盾，计算机采用多级存储体系结构，即cache、主存和外存。 内存储器的技术指标有存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽。 SRAM、DRAM及ROM的相关特性。,本 章 小 结,为提高内存使用效率有三种解决方法： 研究新的内存材料技术 使用并行技术： 双端口存储器（空间并行） 多模块交叉存储器（时间并行） 使用多层次存储体系 Cache 命中率计算 映射（全相联、直接映射、组相联） 块替换方法、写操作策略、多层Cache 虚存,本章作业,P111 1、8、9、10、14、15 勘误：第8题，“若连续读出8字，求” 勘误：第14题，“容易