虛擬存儲(chǔ)器課件.ppt

《虛擬存儲(chǔ)器課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、一、虛擬存儲(chǔ)器的基本概念二、虛擬存儲(chǔ)器的管理三、段式虛擬存儲(chǔ)器四、頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器五、段頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器5.5虛擬存儲(chǔ)器主講教師:曹萬(wàn)蒼9/15/202115.5.1虛擬存儲(chǔ)器的基本概念虛擬存儲(chǔ)器是指用磁盤(pán)的存儲(chǔ)空間來(lái)彌補(bǔ)主存空間的不足，在操作系統(tǒng)的支持下，數(shù)據(jù)在磁盤(pán)和主存間，按程序運(yùn)行的需要自動(dòng)成批量地完成交換。虛擬地址（或邏輯地址）——用戶編程的地址。虛擬地址的范圍稱為虛擬地址空間，是程序員看到的地址空間。物理地址（實(shí)際地址）——實(shí)際主存單元地址。5.5虛擬存儲(chǔ)器部件將主存和輔存地址空間統(tǒng)一編址，形成一個(gè)比主存實(shí)際空間更大的存儲(chǔ)空間。

2、在這個(gè)空間里，用戶可自由編程，不必考慮程序在主存中的實(shí)際存放位置，程序可像訪問(wèn)內(nèi)存一樣訪問(wèn)輔存。9/15/20212虛擬存儲(chǔ)器是建立在主－輔存層次上，由附加硬件裝置和操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理軟件組成的存儲(chǔ)體系，使存儲(chǔ)系統(tǒng)既具有外存的容量，又有接近主存的訪問(wèn)速度。CPU輔助軟硬設(shè)備主存MM虛存VM虛擬存儲(chǔ)器的控制是軟硬件結(jié)合，對(duì)應(yīng)用程序員是透明的；對(duì)于設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器管理軟件的系統(tǒng)程序員是不透明的。5.5.1虛擬存儲(chǔ)器的基本概念（續(xù)）9/15/20213虛擬存儲(chǔ)器經(jīng)常使用的基本管理技術(shù)：段式存儲(chǔ)管理頁(yè)式存儲(chǔ)管理段頁(yè)式存儲(chǔ)管理核心問(wèn)題都在于處理數(shù)據(jù)的

3、存放與調(diào)度虛擬存儲(chǔ)器的管理9/15/20214段是程序模塊化設(shè)計(jì)的結(jié)果，即把程序中邏輯上相對(duì)獨(dú)立的部分設(shè)計(jì)為不同的段,再經(jīng)過(guò)連接程序連接成更大的程序。此時(shí)用段作為信息調(diào)入主存的單位是合適的，以段為單位分配與管理主存儲(chǔ)器被稱為段式存儲(chǔ)管理。段式管理有利于按段實(shí)現(xiàn)信息共享和內(nèi)存保護(hù)，問(wèn)題是易造成主存中出現(xiàn)不好是用的碎塊，會(huì)影響主存儲(chǔ)器的利用效率。5.5.2段式虛擬存儲(chǔ)器9/15/20215各段大小不等，邏輯地址均從0開(kāi)始，裝入時(shí)按段分別裝入主存，運(yùn)行時(shí)按段進(jìn)行虛－實(shí)地址轉(zhuǎn)換。虛地址＝虛段號(hào)＋段內(nèi)地址實(shí)地址＝實(shí)存段首地址＋段內(nèi)地址特點(diǎn)：用戶

4、地址空間分離，段表占用存儲(chǔ)器空間數(shù)量少，管理簡(jiǎn)單。段的分界和程序的自然分界相對(duì)應(yīng)，具有邏輯獨(dú)立性，易于實(shí)現(xiàn)程序的編譯、管理和保護(hù)，也便于多道程序共享。隨著程序的不斷運(yùn)行，會(huì)在主存空間中形成較多碎片，使內(nèi)存得不到充分利用。5.5.2段式虛擬存儲(chǔ)器9/15/20216段表內(nèi)容及其管理段式存儲(chǔ)管理的核心問(wèn)題在于設(shè)立和管理段表；段表也是主存中的可再定位的一段信息，用于變換程序中的邏輯地址為主存單元的實(shí)際地址。段號(hào)段內(nèi)地址++邏輯地址段始地址段長(zhǎng)裝入位段表主存實(shí)際地址段表基地址9/15/20217一、概述頁(yè)式存儲(chǔ)管理是把虛擬空間和主存空間都分成

5、大小相同的頁(yè)（為二的整數(shù)冪個(gè)字），并以頁(yè)為單位進(jìn)行虛存與主存間的信息交換。此時(shí)虛存地址和主存地址分別被分為虛存頁(yè)號(hào)、頁(yè)內(nèi)地址和主存頁(yè)號(hào)、頁(yè)內(nèi)地址，虛、實(shí)二頁(yè)號(hào)會(huì)不同，但使用相同的頁(yè)內(nèi)地址。虛地址＝虛頁(yè)號(hào)＋頁(yè)內(nèi)地址；實(shí)地址＝實(shí)頁(yè)號(hào)＋頁(yè)內(nèi)地址虛地址和實(shí)地址中的頁(yè)內(nèi)地址相同。5.5.3頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器9/15/20218特點(diǎn)每頁(yè)長(zhǎng)度固定，頁(yè)表的建立方便，頁(yè)的調(diào)入調(diào)出容易實(shí)現(xiàn)；當(dāng)存儲(chǔ)空間較大時(shí)，頁(yè)表本身占的存儲(chǔ)空間將很大，工作效率將降低。頁(yè)不是邏輯上獨(dú)立的實(shí)體，使程序的處理、保護(hù)和共享較困難。與段式存儲(chǔ)管理不一樣，頁(yè)不是程序本身的結(jié)構(gòu)特性，而是

6、從管理的角度人為劃分的結(jié)果。設(shè)置和管理好頁(yè)表是頁(yè)式存儲(chǔ)管理的關(guān)鍵技術(shù)。5.5.3頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器9/15/20219頁(yè)表內(nèi)容和頁(yè)式管理（在內(nèi)存中）控制位有效位+虛頁(yè)號(hào)實(shí)頁(yè)號(hào)慢表虛地址(程序中給出)實(shí)地址(讀寫(xiě)內(nèi)存用)快表(專設(shè)硬件)比較(按內(nèi)容選)按地址讀實(shí)頁(yè)號(hào)虛頁(yè)號(hào)頁(yè)內(nèi)地址實(shí)頁(yè)號(hào)頁(yè)內(nèi)地址頁(yè)表基地址9/15/202110三、例題【例】一個(gè)有32位程序地址空間，頁(yè)面容量為1KB，主存容量為8MB的存儲(chǔ)系統(tǒng)，采用頁(yè)式管理，問(wèn)：虛頁(yè)號(hào)字段有多少位？頁(yè)表有多少行？【解】因?yàn)轫?yè)面容量為1KB＝210Byte，故頁(yè)內(nèi)地址字段為10位，虛頁(yè)號(hào)字段＝3

7、2－10＝22位，故頁(yè)表的長(zhǎng)度為222＝4M行。【例】設(shè)頁(yè)面大小為1024字，求虛地址2050對(duì)應(yīng)的實(shí)地址是多少？【解】因?yàn)?050/1024＝2，即該地址位于第2頁(yè)。2050mod1024＝2，即頁(yè)內(nèi)地址為2。虛地址碼為：00001000000010。設(shè)查找頁(yè)表得到對(duì)應(yīng)的實(shí)頁(yè)號(hào)為n，已裝入內(nèi)存，則實(shí)地址（用十進(jìn)制數(shù)表示）為：n×1024＋29/15/202111某計(jì)算機(jī)的頁(yè)式虛擬管理中采用長(zhǎng)度為32字的頁(yè)面，頁(yè)表內(nèi)容如表所示，求按下列二進(jìn)制虛字地址訪存時(shí)產(chǎn)生的實(shí)際字地址。（1）00001101（2）10000000（3）001010

8、00虛頁(yè)號(hào)實(shí)頁(yè)號(hào)裝入位000011001－0010111011001100101101－0110－0111－0【思考題】9/15/2021125.5.4段頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器一、概述是段式管理和頁(yè)式管理的結(jié)合。將存儲(chǔ)空間先按邏