小白莲的操作系统day10-3.2
文章目录
虚拟内存管理
请求分页管理方式
知识总览
页表机制
缺页中断机构
缺页中断 是因为当前执行的指令想要访问的目标页面未调入内存而产生的，因此属于内中断。
一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断。（如：copy A to B，及将逻辑地址A中的数据复制到逻辑地址B，而A、B属于不同的页面，则有可能产生两次中断）。
地址变换机构
知识回顾与重要考点
虚拟内存的基本概念
知识总览
传统存储管理方式的特征、缺点
局部性原理
虚拟内存的定义和特征
基于局部性原理，在程序装入时，可以将程序中很快会用到的部分装入内存，暂时用不到的本分留在外存，就可以让程序开始执行
。
在程序执行过程中，当所访问的信息不在内存时，由操作系统负责将所需信息从外存调入内存，然后继续执行程序。
若内存空间不够，由操作系统负责将内存中暂时用不到的信息换出到外存。
在操作系统的 管理下，在用户看来似乎有一个比实际内存大得多的内存，这就是虚拟内存。
操作系统虚拟性的一个体现：实际的物理内存大小没有变，只是在逻辑上进行了扩充。
虚拟内存有以下三个主要特征：
多次性：无需在作业运行时一次性全部装入内存，而是允许被分成多次调入内存。
对换性：在作业运行时无需一直常驻内存，而是允许在作业运行过程中，将作业换入、换出。
虚拟性：从逻辑上扩充了内存的容量，使用户看到的内存容量，远大于实际容量。
如何实现虚拟内存技术
虚拟内存技术，允许一个作业分多次调入内存。如果采用连续分配方式，会不方便实现。因此，虚拟内存的实现需要建立在离散分配的内存管理方式基础上。
知识回顾与重要考点
页面置换算法
知识总览
最佳置换算法（OPT）
最佳置换算法（OPT，Optimal）：每次选择淘汰的页面将是以后永不使用，或者在最长时间内不再被访问的页面，这样可以保证最低的缺页率。
最佳置换算法可以保证最低的缺页率 ，但实际上，只有在进程执行的过程中才能知道接下来会访问到的是哪个页面。操作系统无法提前预判页面访问序列。因此，最佳置换算法是无法实现的。
先进先出置换算法（FIFO）
先进先出置换算法（FIFO）：每次选择淘汰的页面是最早进入内存的页面。
实现方法：把调入内存的页面根据调入的先后顺序排成一个队列，需要换出页面时选择队头页面即可。队列的最大长度取决于系统为进程分配了多少个内存块。
只有FIFO算法会产生Belady异常。另外，FIFO算法虽然实现简单，但是该算法与进程实际运行时的规律不适应，因为先进入的页面也有可能最经常被访问。因此，算法性能差。
最近最久未使用置换算法（LRU）
最近最久未使用置换算法（LRU，least recently used）：每次淘汰的页面是最近最久未使用的页面。
实现方法：赋予每个页面对应的页表项中，用访问字段记录该页面自上次被访问以来所经历的时间t。当需要淘汰一个页面时，选择现有页面中t值最大的，即最近最久未使用的页面。
该算法的实现需要专门的硬件支持，虽然算法性能好，但是实现困难，开销大。
时钟置换算法
时钟置换算法是一种性能和开销均衡的算法，又称CLOCK算法，或最近未用算法（NRU，Not Recently Used）
改进型的时钟置换算法
第一优先级：最近没访问，且没修改的页面。
第二优先级：最近没访问，但修改过的页面。
第三优先级：最近访问过，但没修改的页面。
第四优先级：最近访问过，且修改过的页面。
知识回顾与重要考点
页面分配策略
知识总览
页面分配、置换策略
驻留集：指请求分页存储管理中给进程分配的物理块的集合。
在采用了虚拟存储技术的系统中，驻留集大小一般小于进程的总大小。