《计算机》虚拟内存管理思维导图

龙龙哥

2022-11-13

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思维导图

虚拟内存管理

《计算机》

考研

简单介绍《计算机》虚拟内存管理内容

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思维导图大纲

基本概念

虚拟存储器的管理方式

特点

对换性

作业无须常驻内存、允许作业运行过程进行换进换出

虚拟性

从逻辑上扩充主存的容量

虚拟存储器的大小由计算机的地址结构决定、不是主存与外存的简单相加

多次性

指作业无须运行时一次全部地装入主存、而允许被分成多次调入内存运行

实现方式

请求分页式存储管理

请求分段式存储管理

请求段页式存储管理

硬件支持

页表机制

中断机构

地址变换机构

概念

在程序装入时、只需装入一部分程序、其余部分留在外存、就可以启动程序执行、当执行过程发现访问的信息不在内存、再进行调入

传统存储管理方式

驻留性

作业被装入内存后，任何部分都不会被换出、直到作业运行结束

一次性

作业必须一次性装入内存才可以开始运行

页面分配策略

调入页面时机

请求调页策略

根据进程请求访问的页进行调入

缺点

每次只调入\调出一个页面、花费的I/O开销较多

联系

预调用策略和请求调页策略是一起使用的、一般运行前采用预调入策略、运行期间采用请求调页策略

预调页策略

一次调入若干个相邻的页

缺点

若调入的一批页面大多数用不到、就很低效

从何处调页

系统有足够的对换空间

系统缺少足够的对换空间

UNIX方式

分配策略

可变分配全局置换

最容易实现的分配策略

缺点

系统可能会盲目地给进程加物理块、导致系统并发能力下降

导致并发能力下降的原因：因为内存的空间是一定的、如果给某个进程分配的空间太多、会导致其他进程无法分配到足够的空间、这样的话可能某些进程就无法运行、这样多道程序的并发能力就下降了

先给进程分配一定数量的物理块、当缺页时，系统就动态给进程增加物理块

可变分配局部置换

可以动态给进程增加、减少物理块、

①先给进程分配一定数量的物理块、当缺页时、先在其分配的块中进行调页、②要是缺页太频繁了、才给它增加物理块、③如果某些进程物理块空间、就适当减少

前两者的折中

固定分配局部置换

每个分配一定数目的物理块、运行期间都不改变

缺点

难以确定为每个进程分配多少

发生缺页就只能在该进程分配的物理块中进行页的换入换出

页面置换算法

需要将外存的页面调入内存、而内存空间满了、需要根据一定算法选择页面将其调出、放到磁盘的【对换区】

最佳置换算法（OPT）

选择淘汰以后永不使用的页面或者最长时间内不再被访问的页面【该算法需要预先知道要访问的页面、因而无法实现、但可以来评价其他算法】

先进先出页面置换算法（FIFO）

淘汰最早进入内存的页面、算法简单、用队列即可实现

但该算法与实际运行不适应、有Belady现象

最近最久未使用算法（LRU）

选择最近最长时间未被访问的页面予以淘汰

需要寄存器和栈的硬件支持、LRU是堆栈类算法

LRU接近于OPT算法、但是实现起来困难、开销大

时钟置换算法（CLOCK）

又称最近未用算法NRU

简单型CLOCK算法

添加一个【使用位u】

置换过程

循环扫描缓冲区、若u=1，则置为0，若u=0，则置换出来、若扫了一圈没有u=0，则下一个就是u=0了。因为前面已经把扫描过的u置为0了

改进型的CLOCK算法

添加一个【使用位u】【修改位m】

置换过程

循环扫描缓冲区、若u=1，则置为0，若u=0，则置换出来

若扫了一圈没有u=0，则考虑m，若m=1，置为0，若m=0置换出来

若又扫了一圈没有发现m=0的、则下一个就是u=0，m=0了，置换出来

优先考虑【使用位】、若使用位相同、就考虑【修改位】

需要循环扫描缓冲区

请求分页式管理方式

页表机制

页表项

中断机构

缺页中断是内部中断、不用等到一条指令执行结束才中断、缺页时、马上产生中断

一条指令执行时、可能产生多次缺页中断

当要访问的页面不在内存、则会产生缺页中断

地址变换机构

在基本分页地址变换基础上增加了某些功能

三个基本判断

①地址是否越界？

是→越界中断

否→②是否在快表中？

是→地址变换→结束

否→去内存找

内存有→地址变换→结束

内存没有→缺页中断

到外存调入页、内存是否满？

没有→调入内存→CPU读

满了→页面置换算法→……

概念

建立在基本分页系统之上、为了实现虚拟存储器功能增加了请求调页功能和页面置换功能

中国管理学研究的实践导向与理论框架——一个组织管理系统全息结构思维导图

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