虚拟存储器知识点总结

操作系统之虚拟存储器知识点总结，归纳请求分页存储管理方式、页面置换算法等相关内容，知识全面详细，干货满满，赶紧收藏！

虚拟存储器

• 虚拟存储器概述
  • 常规存储管理方式的特征和局部性原理
    • 常规存储器管理方式的特征
      • 一次性
        • 作业在运行前需要一次性的全部装入内存，作业在每次运行时， 并非其全部程序和数据都要用到。
        • 作业必须一次性全部装入内存才能运行。
      • 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。
        • 作业装入后，整个作业都一直驻留在内存中，任何部分都 不能换出，直到作业结束。
    • 局部性原理
      • 程序执行时，除少部分的转移和过程调用指令外，在大多数情况下仍是顺序执行的。
      • 过程调用将会使程序的执行轨迹由一部分区域转至另一部分区域， 但经研究看出，过程调用的深度在大多数情况下都不超过5 。也就是程序在一段时间内都局限在这些过程的范围内运行。
      • 程序中存在许多循环结构， 这些虽然只由少数指令构成， 但是它们将多次执行。
      • 程序中还包括许多对数据结构的处理， 如对数组进行操作，它们往往都局限于很小的范围内。
    • 局部性表现
      • 时间局限性
      • 空间局限性
    • 虚拟存储器优点
      • 大程序
      • 大的用户空间
      • 并发
      • 易于开发
      • 以 CPU 时间和外存空间换取昂贵 内存空间，这是操作系统中的资源转换
    • 虚拟存储器的基本工作情况
  • 虚拟存储器的定义和特征
    • 定义
    • 特征
      • 离散性
      • 多次性
      • 对换性
      • 虚拟性
  • 虚拟存储器的实现方法
    • 分页请求系统
      • 分页系统的 基础 上， 增 加了 请求调页 功能和 页面置换 功能
    • 请求分段系统
      • 在分段系统的基础上，增加了请求调段和分段置换功能所形成的段式虚拟存储系统。
• 请求分页存储管理方式
  • 请求分页中的硬件支持
    • 页表机制
      • 状态位
      • 访问字段A
      • 修改位M
      • 外存地址
    • 缺页中断机构
    • 地址变换机构
    • 
  • 请求分页中的内存分配
    • 最小物理块数的确定
      • 能保证进程正常运行所需的最小物理块数
      • 至少要能装入一条完整指令，小于此值时，进程将无法运行
      • 每个进程的最小页框数是由 计算机 结构体系所定义的，最大数是由有效的物理内存所定义的
    • 内存分配策略
      • 内存分配策略
        • 固定
        • 可变
      • 置换
        • 全局置换
        • 局部置换
      • 固定分配局部置换
        • 太 少： 缺 页 频繁 ， 降低吞吐 量
        • 太 多：内存中驻留的进程数 目减 少， 影响并发水平
      • 可变分配全局置换
        • 置换 策略 的 选择 ，如何决定 哪 个进程的页面将被调出
      • 可变分配局部置换
      • 局部：进程内部；
      • 全局：操作系统 管 理的全部内存
    • 物理块分配算法
      • 平均分配算法
      • 按比例分配算法
      • 考虑优先级匹配算法
  • 页面调入策略
    • 何时调入页面
      • 预调页策略
      • 请求调页策略
    • 从何处调入页面
      • 系统拥有足够的对换区空间，这时可以全部从对换区调入所需页面，以提高调页速度
      • 系统缺少足够的对换区空间，这时凡是不会被修改的文件，都直接从文件区调入；而当换出这些页面时，不必再将它们换出。
      • UNIX方式
    • 页面调入过程
    • 缺页率
• 页面置换算法
  • 最佳置换算法和先进先出置换算法
    • 最佳置换算法
    • 先进先出(FIFO)页面置换算法
  • 最近最久未使用和最少使用置换算法
    • LRU置换算法的描述
      • 选择到当前时间为止被 访问次数最少 的页面被置换
    • LRU置换算法的硬件支持
      • 寄存器
      • 栈
    • 最少使用置换算法
  • Clock置换算法
    • 简单的Clock置换算法
    • 改进型Clock置换算法
      • 执行过程
        • § 第一步 ，寻找第一类页面 ( 不修改 A) ；
        • § 第二步 ，第一步失败，寻找第二类页面，同时 置访问过的 A=0 ；
        • § 第三步
      • 特点（与简单 Clock 算法比较）
        • 可减少磁盘 I/O 操作次数；可能须经几次扫描才能找到可置换的页 , 系统开销增加
  • 页面缓冲算法
    • 影响页面换进换出效率的若干因素
    • 页面缓冲算法PBA
      • 空闲页面链表
      • 修改页面链表
  • 访问内存的有效时间
• “抖动”与工作集
  • 多道程序与“抖动”
    • 多道程序度与处理机的利用率
    • 产生“抖动”的原因
  • 工作集
    • 概念
    • 定义
  • “抖动”的预防方法
    • 采取局部置换策略
      • § 将“ 抖动 ”造 成的 影响限 制在 较 小的范 围
      • § 效果不佳， “ 抖动 ” 进程 会延长其他 进程缺页的中断的处理时间
    • 把工作集算法融入到处理机调度中
      • § 确 定 造 成处理机 利 用率 低 的原 因
      • § 多 道 度不 够
      • § 内存中分配给 已 有作 业 的物理块数不
    • 利用“L=S”准则调节缺页率
      • L 为缺页 之 间的平均时间； S 为平均缺页 服务 时间
        • – L>>S ，表示很少发生缺页
        • – L<S ，表示频繁发生缺页
        • – L≈S ，表示磁盘与处理机均能达到它们的最大利用率
      • 当 多 道 程 序 度 偏高 ， 影响 到处理机的 利 用率， 则应选择挂起某些当 前活 动的进程， 将它们对 换 至 外存
    • 选择暂停的进程
• 请求分段存储管理方式
  • 请求分段中的硬件支持
    • 请求段表机制
    • 缺段中断机构
      • 
    • 地址变换机构
      • 
  • 分段的共享与保护
    • 共享段表
      • 共享进程计数count
      • 存取控制字段
      • 段号
    • 分段保护
      • 越界检查
      • 存取控制检查
    • 共享段的分配与回收
      • 共享段的分配
      • 共享段的回收
  • 分段保护
    • 越界检查
    • 存取控制检查
      • 只读
      • 只执行
      • 读/写
    • 环保护机构