《操作系统》第六章 虚拟存储器

第六章 虚拟存储器

1.引入

实存管理：具有一次性、驻留性的存储器管理方法称为实存管理

1、作业（进程）逻辑空间不能超过实际内存大小
2、同时存在的进程数目受限较大

虚拟存储器：是指对内存的虚拟，是一种实际并不存在的内存空间，它包括两个方面的概念：
1、一级存储器概念：将大容量的外存作为内存的直接延伸，对内存、外存（交换区）实施统一管理
2、作业（进程）地址空间概念：虚存统一编址，按需要将作业（进程）放在内存或外存上

多次性：一个进程被分成多次调入内存运行
对换性：允许进程在运行过程中进行换进、换出
虚拟性：从逻辑上扩充内存容量
(容量上接近于外存，运行速度上接近于内存)

虚拟存储器的容量主要取决于：
1、计算机的地址结构
2、外存储器的空间

分页请求管理：基本分页上增加调入和置换功能，硬件设备
页面置换算法：最佳置换、先进先出、LRU、改进型Clock
请求分段管理：基本分段上增加调入和置换功能，硬件设备

2.页面置换算法

2.1最佳置换算法OPT

选择被置换的页面，将是永不使用的页面，或最长时间不使用的页面
优点：可保证最低的缺页率
缺点：不可能真正实现，只可作为其它算法的评价参考

假定系统为进程固定分配三个物理块，且页面被访问顺序为（p163)：7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2, 1, 2, 0, 1, 7, 0, 1

第一次置换，7最长时间不使用，被置换

需要6次页面置换

2.2先进先出置换算法FIFO

选择最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最长的页面予以淘汰
优点：算法简单
缺点：性能不佳(p163)

需要12次页面置换

2.3最近最久未使用LRU

选择最近最久未被使用的页面淘汰
优点：性能较好
缺点：需要较多的硬件支持

需要9次页面置换

2.4时钟置换算法CLOCK/最近未用算法NRU

Clock置换算法是LRU算法的近似算法
Clock算法也称最近未用算法（NRU）(p166)
Clock算法中，设置1位访问位，记录页面是否被访问过（访问过为1，未访问为0）

实现原理:
⑴、将内存所有页面用指针链成一个循环队列
⑵、Clock算法沿链查找页面
⑶、如果访问位为0，则换出
⑷、如果访问位为1，则将访问位复0；并继续沿链查找下一个页面，直到找到一个访问位为0的页面换出

2.5改进型Clock置换算法

改进型Clock置换算法除设置1位访问位（A），还设置1位修改位（M）
将页面分成四类：
⑴、1类：A=0，M=0，最佳淘汰页
⑵、2类：A=0，M=1
⑶、3类：A=1，M=0
⑷、4类：A=1，M=1，最不应淘汰页

实现原理：(p167)
⑴.查找指针前进一步，判断当前页是否为第1类页（A=0，M=0），是则选择该页淘汰
⑵.否则，继续沿链向下查找
⑶.如果沿链查找一周，没有第1类页面，则查找第2类页（A=0，M=1），找到后淘汰，并将访问过的页面访问位置为0（A=0）
⑷.如果沿链查找一周后，未找到第2类页面，则将所有页面的访问位置0，重新从第⑴步开始