虚拟存储管理

虚拟存储器的特征

离散性

作业不装入连续的存储空间，内存分配采用离散分配方

多次性

一个作业被分割，被多次调入内存

对换性

作业在运行过程中换进、换出内存

虚拟性

从逻辑上扩充了内存的容量

请求页式存储管理

页号 | 存储块号 | 状态位P | 访问字段A | 修改位M | 外存地址

P

记录该页是否在内存。P=1该页在内存； P=0该页不在内存

A

记录该页在一段时间内被访问的次数

M

记录该页在内存期间是否被修改过。M=1该页调入内存后被修改过； M=0该页调入内存后未被修改过

驻留集管理

固定分配、局部置换

为每个进程分配固定页数的内存空间、且运行过程中不变。当进程缺页时，只能从该进程在内存的几个页面中选出一页换出，然后再调入一页，保证进程的页数不变

可变分配、全局置换

系统开始先为每个进程分配一定数目的物理块。整个系统有一空闲物理块链，当某进程缺页时，系统从空闲链中选出一块分配给进程。空闲链为空时，OS从所有进程的页面中权衡选择一页换出

可变分配、局部置换

分配同上，但进程缺页时，只能从该进程在内存的页面中选出一页换出

请求页式存储管理的调用策略

调入时间

预调

请调

调入地点

进程的所有页面都放在对换区

只将修改过的页面放在对换区，未改的放在文件区

UNIX系统方式，首次从文件区调入，换出时放在对换区，以后从对换区调入

页面置换算法

最佳置换算法（OPT）

置换哪些不再使用，或最长时间不使用的页

页面换出6次，缺页9次

先进先出页面置换算法（FIFO）

页面换出12次，缺页15次

最近最久未使用页面置换算法（LRU）

页面换出9次，缺页12次

CLOCK页面置换算法

为每页设一访问位，再将内存中的所有页面链接成一循环队列

当某页被访问时，其访问位置1

置换算法在选择一页淘汰时，只需检查其访问位

如果是0，就选择该页换出；如果是1，则重新将其置为0，暂不换出

页面淘汰顺序为：

1. A=0，M=0该页既未被访问过、又未被修改过，是最佳淘汰页
2. A=0，M=1该页最近未被访问、但已被修改，可以被淘汰
3. A=1，M=0最近已被访问，但未被修改，该页有可能再被访问
4. A=1，M=1最近已被访问且被修改，该页可能再被访问

A为访问位，M为修改位

执行过程

1. 从当前位置扫描循环队列，寻找1类页面
2. 若1失败，开始第二轮扫描，寻找<2>类页面，并将所经过的页面的访问位置0
3. 若2>也失败，返回到开始位置

驻留集

在某段事件间隔内，进程所要访问的页面集合

若驻留集窗口大小过小会频繁残生缺页中断影响CPU效率，但过大就失去了虚拟存储器的意义

缺页率与物理块数的关系

将缺页率保持在上下限间

CPU的利用率与多道程序数的关系

抖动

在请求分页系统中，若在内存引入过多的进程，会使进程的大部分时间都用于页面的换入/换出的操作，而几乎不能完成任何有效的工作。我们称这时的进程处于“抖动”状态。抖动产生的原因是在内存中引入过多的进程而产生的。

预防抖动的方法：

加载控制

L=S准则

产生缺页的平均时间L等于系统处理缺页的平均时间 S

采用局部置换

挂起若干进程

请求段式存储管理

段号 | 段长 | 段始址 | 存取方式 | 状态位 | 访问字段 | 修改位 | 增补位 | 外存地址

存取方式

用于标识本段的存取属性是只执行、只读，还是允许读/写

状态位

指示该段是否已进驻内存

访问字段

用于记录本段有多长时间没有被访问

修改位

表示该段调入内存后是否被修改过

增补位

这是请求段式存储管理系统中特有的字段，用于表示本段在运行过程中是否进行过动态增长

外存地址

用于指出该段在外存的地址，供调入该段时使用