操作系统原理第八章虚拟存储管理技术.ppt

操作系统中的虚拟存储管理技术是为了解决实存储管理中可能出现的问题，即进程所需内存大于实际内存，以及逻辑地址空间超过物理存储空间的情况。虚拟存储器通过局部性原理和请求调入/置换机制来实现逻辑上内存容量的扩充。 局部性原理是虚拟存储器设计的基础，它分为时间局限性和空间局限性。时间局限性指的是程序执行时，短期内会重复使用同一块内存区域，如循环中的指令或数据。空间局限性则是指程序中相邻的指令和数据往往一起被访问。利用这一特性，虚拟存储器只需将当前运行所需的部分程序加载到内存，即可开始执行。 虚拟存储器允许进程的部分内容在内存中运行，当需要访问的页面不在内存时，处理器触发缺页中断，操作系统负责将所需页面调入内存，并可能根据页面置换算法将不常用的页面换出到外存。虚拟存储器的逻辑容量取决于系统的最大寻址能力加上外存容量，且具有多次性、对换性和虚拟性的特点。 请求分页式存储管理是虚拟存储技术的一种实现，它在进程启动时并不一次性加载所有页面，而是按需动态加载。当发现缺页时，操作系统会寻找所需页面在外存的位置，然后选择内存中的空闲页框，如果无空闲页框，则根据页面置换算法淘汰一个页面。页表在此过程中起到关键作用，它包含页号、物理块号、状态位、访问位、修改位以及外存地址等信息，帮助操作系统跟踪页面状态并进行调度。 内存分配策略包括平均分配、按进程大小比例分配、按进程优先级比例分配和按进程长度和优先级比例分配。外存块分配策略分为静态分配和动态分配，前者在进程运行前一次性分配，后者仅分配未装入内存的部分。 页面调入时机可以是请求调页，即缺页中断时调入，也可以是预调页，即预测即将需要的页面提前调入。页面调度算法有多种，如最佳置换算法（OPT，理论上最优但无法实现）和先进先出置换算法（FIFO，实际应用中效果不佳，可能导致频繁的页面交换）等。 虚拟存储管理技术通过巧妙地结合内存和外存资源，提供了一个逻辑上比实际内存更大的空间，使得系统能够运行大于内存容量的程序，提高了资源利用率和系统的并发能力。