虚拟存储器---扩展及要点练习

一、影响缺页率的主要因素

1. 分配给作业的主存块数:
   多则缺页率低，反之则高。
2. 页面大小：
   大则缺页率低；反之则高。
3. 页面调度算法：
   对缺页中断率影响很大，但不可能找到一种最佳算法。
4. 程序编制方法：
   以数组运算为例，如果每一行元素存放在一页中，则按行处理各元素缺页中断率低；反之，按列处理各元素，则缺页中断率高。

二、虚拟存储管理下访问内存的有效时间

λ为访问快表的时间/更新快表的时间
t为访问内存的时间
ε为缺页中断处理时间
请求分页管理方式下，存在三种方式的内存访问：

1. 页在内存，且快表检索命中
   EAT= λ + t
2. 页在内存，但快表检索没有命中
   EAT= 快表检索时间+访问页表时间+修改更新快表时间+访问页面物理内存时间
   = λ +t+ λ +t=2*( λ + t)
3. 页面不在内存
   EAT=快表检索时间+访问页表时间+缺页中断处理时间+修改更新快表时间+访问页面物理内存时间
   = λ + t + ε + λ + t
4. 加入概率的综合公式(a是快表命中率，f是缺页率)
   EAT= λ + at +(1-a){ }
   = λ +at +(1-a){t + f*(ε+λ+t) +(1-f)*(λ+ t) }

特别注意：题干中的字眼，判断是否需要重新访问

三、”抖动“与工作集

1. 抖动
   （1）系统抖动：大部分处理器时间都用在来回的页面调度上，这种局面称为系统抖动或颠簸（thrashing)
   （2）抖动的后果：
   ①缺页率急剧增加
   ②内存有效存取时间加长，
   ③系统吞吐量骤减；系统已基本不能完成什么任务，而是忙于页面对换操作，cpu虽然忙，但效率急剧下降。
   （3）根本原因：
   页面淘汰算法不合理；分配给进程的物理页面数(驻留集)太少。
   （4）常用防抖动方法：
   ①局部置换策略；
   ②页面调入内存前检查各进程工作集，为缺页率高的增加有限物理块；
   ③L缺页间的平均时间=S置换一个页面所需时间，可使磁盘和cpu达到最大利用率；
   ④抖动发生时选择暂停一些进程，调节多道程序度。

   ===》例题：
   
   
   

2. 工作集和驻留集

（1）工作集：在某段时间间隔△里（过去的某段时间），进程实际所要访问页面的集合。可以用一个二元函数W(t, △)来表示， t是当前的执行时刻，△ 称为工作集窗口）。
（工作集稳定是指不再发生变化）

（2）驻留集：在当前时刻，进程实际驻留在内存当中的页面集合。
工作集是进程在运行过程中固有的性质，而驻留集取决于系统分配给进程的物理页面数目，以及所采用的页面置换算法。

驻留集>=工作集

四、要点练习

1. 实现虚拟存储器的目的是：
   从逻辑上扩充主存容量。
2. 虚拟的基础是局部性原理，其基本含义是指令的局部性（时间局部性与空间局部性）。
3. 在虚存管理中，虚拟地址空间是指逻辑地址空间，实地址空间是指物理地址空间；前者的大小受（ ）的限制，而后者的大小受（ ）的限制。
   机器的指令地址长度；物理内存大小。
4. 在请求页式系统中，OPT是（ ）；LRU是（ ）；NRU是（ ）；LFU是（ ） 。
   最佳置换算法；最近最久未使用置换算法；最近未使用置换算法；最不经常使用置换算法。
5. 页式虚拟存储管理的主要特点是：
   不要求将作业同时全部装入到主存的连续区域。
6. 在请求分页存储管理中，若采用FIFO页面淘汰算法，则当分配的页面数增加时，缺页中断的次数（ ）：
   可能增加也可能减少。
7. 在请求分页系统中，地址变换过程可能会因为（ ）、（ ）、（ ）错误等原因而产生中断。
   缺页、地址越界、访问权限错误。
8. 在请求分段存储管理中，系统必须至少具有三种支持机构，分别为（ ）：
   段表、缺段中断机构、地址变换机构。