前言

参考王道书。
后续会进一步整理，包括添加笔记内容，标明参考资料。

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三、内存空间的扩展

游戏GTA的大小超过60GB，按理来说这个游戏程序运行之前需要把60GB数据全部放入内存。然而，实际我的电脑内存才4GB，但为什么这个游戏，可以顺利运行呢?

• 虚拟技术（操作系统的虚拟性）

1、覆盖技术

早期的计算机内存很小，比如IBM推出的第一台PC机最大只支持1MB大小的内存。因此经常会出现内存大小不够的情况。

后来人们引入了覆盖技术，用来解决“程序大小超过物理内存总和”的问题

覆盖技术的思想：

• 将程序分为多个段（多个模块）。常用的段常驻内存，不常用的段在需要时调入内存。

  内存中分为一个“固定区”和若干个“覆盖区”。

  • 需要常驻内存的段放在“固定区”中，调入后就不再调出（除非运行结束）。

  • 不常用的段放在“覆盖区”，需要用到时调入内存，用不到时调出内存。

例：

按照自身逻辑结构，让那些不可能同时被访问的程序段共享同一个覆盖区。

• 内存空间设为所需最大空间。

必须由程序员声明覆盖结构，操作系统完成自动覆盖。

缺点：

• 对用户不透明，增加了用户编程负担。

覆盖技术只用于早期的操作系统中，现在已成为历史。

2、交换技术

• 应该在外存（磁盘）的什么位置保存被换出的进程?
• 什么时候应该交换?
• 应该换出哪些进程?

• 也称为对换技术

设计思想：内存空间紧张时，系统将内存中某些进程暂时换出外存，把外存中某些已具备运行条件的进程换入内存（进程在内存与磁盘间动态调度）

• 中级调度就是为了实现交换技术。
• 中级调度（内存调度），就是要决定将哪个处于挂起状态的进程重新调入内存。

设计思想：内存空间紧张时，系统将内存中某些进程暂时换出外存，把外存中某些已具备运行条件的进程换入内存（进程在内存与磁盘间动态调度）

暂时换出外存等待的进程状态为挂起态（suspend）

挂起态又可以进一步细分为就绪挂起、阻塞挂起两种状态

具有对换功能的操作系统中，通常把磁盘空间分为文件区和对换区两部分。

文件区

• 主要用于存放文件
• 主要追求存储空间的利用率
• 对文件区空间的管理采用离散分配方式；

对换区

• 对换区空间只占磁盘空间的小部分
• 被换出的进程数据就存放在对换区
• 由于对换的速度直接影响到系统的整体速度，因此对换区空间的管理主要追求换入换出速度
• 通常对换区采用连续分配方式（学过文件管理章节后即可理解) 。
• 对换区的 I/O 速度比文件区的更快。

交换什么时候进行

交换通常在许多进程运行且内存吃紧时进行，而系统负荷降低就暂停。

例如：在发现许多进程运行时经常发生缺页，就说明内存紧张，此时可以换出一些进程；如果缺页率明显下降，就可以暂停换出。

线程的选择

• 可优先换出阻塞进程；
• 可换出优先级低的进程；
• 为了防止优先级低的进程在被调入内存后很快又被换出，有的系统还会考虑进程在内存的驻留时间….

注：

• PCB会常驻内存,不会被换出外存

覆盖与交换的区别

• 覆盖是在同一个程序或进程中的
• 交换是在不同进程（或作业）之间的

3、虚拟存储技术