虛擬存儲(chǔ)器第3章存儲(chǔ)系統(tǒng)1教學(xué)內(nèi)容虛擬存儲(chǔ)器的基本原理頁式虛擬存儲(chǔ)器段式虛擬存儲(chǔ)器存儲(chǔ)保護(hù)2教學(xué)要求掌握虛擬存儲(chǔ)器的特點(diǎn)。虛擬的本質(zhì)。對頁式和段式虛擬存儲(chǔ)器能進(jìn)行計(jì)算。了解虛擬存儲(chǔ)器內(nèi)容的替換策略。了解存儲(chǔ)保護(hù)的若干種方式。3教學(xué)重點(diǎn)虛擬存儲(chǔ)器的幾種調(diào)入方式。存儲(chǔ)區(qū)域的保護(hù)方式。4一虛擬存儲(chǔ)器的基本原理目的：擴(kuò)大主存的容量。概念：借助輔助存儲(chǔ)器，構(gòu)成主存－輔存層次的系統(tǒng)。由附加的硬件和操作系統(tǒng)管理。說明：把主存和輔存一起編址，虛擬的把輔存的部分空間作為主存使用，實(shí)質(zhì)CPU仍然只能執(zhí)行調(diào)入主存的程序。5主存－輔存層次與主存－Cache層次共同點(diǎn)：兩個(gè)存儲(chǔ)體系均以信息塊作為存儲(chǔ)層次之間基本信息的傳遞單位。6不同點(diǎn)主存－Cache采用與CPU速度匹配的快速存儲(chǔ)元件彌補(bǔ)兩者之間的速度差異。虛擬存儲(chǔ)器彌補(bǔ)容量不足，具有程序編址方便的特點(diǎn)。主存－Cache體系中CPU與主存和Cache都建立了直接訪問的通路。主存－輔存體系中CPU只與主存建立直接通路。CPU訪問Cache的速度為S,則訪問主存速度為5S-10S。訪問輔存速度為500S-1000S。若命中減少CPU的等待時(shí)間，若不命中CPU改執(zhí)行另一程序，待從輔存調(diào)入信息塊到主存，CPU再執(zhí)行該程序。虛擬地址由編譯程序生成，物理地址由CPU地址引腳生成。你怎樣理解虛擬存儲(chǔ)器？7虛地址與實(shí)地址的轉(zhuǎn)換段式結(jié)構(gòu)程序模塊分段，不定長。控制信息工作流程。段表的存放8段式存儲(chǔ)器特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：段的邏輯獨(dú)立性使它易于編譯、管理、修改和保護(hù),也便于多道程序共享；缺點(diǎn)：因?yàn)槎蔚拈L度各不相同，起點(diǎn)和終點(diǎn)不定，給主存空間分配帶來麻煩，而且容易在段間留下許多空余的零碎存儲(chǔ)空間，造成浪費(fèi)。9頁式存儲(chǔ)器頁是主存物理空間中劃分出來的等長的固定區(qū)域。頁表易于控制。優(yōu)點(diǎn)：頁面的起點(diǎn)和終點(diǎn)地址是固定的,方便造頁表,新頁調(diào)入主存也很容易掌握，比段式空間浪費(fèi)小。缺點(diǎn)：處理、保護(hù)和共享都不及段式來得方便。10頁式存儲(chǔ)器程序分頁調(diào)入，定長?？刂菩畔⒐ぷ髁鞒添摫泶娣?1塊表式為了避免頁表已保存或已調(diào)入主存儲(chǔ)器時(shí)對主存訪問次數(shù)的增多,把頁表的最活躍部分存放在高速存儲(chǔ)器中組成快表。12段頁式存儲(chǔ)方式基號(hào)－段號(hào)－頁號(hào)－頁內(nèi)地址13虛存替換算法FIFOLRULFU例1假設(shè)主存只有a,b,c三個(gè)頁框，組成a進(jìn)c出的FIFO隊(duì)列，進(jìn)程訪問頁面的序列是0，1，2，4，2，3，0，2，1，3，2號(hào)。若采用①FIFO算法，②FIFO算法+LRU算法，用列表法分別求兩種替換策略情況下的命中率。14虛存替換算法與Cache比較(1)缺頁至少要涉及一次磁盤存取，讀取所缺的頁，缺頁使系統(tǒng)蒙受的損失要比cache未命中大得多。(2)頁面替換是由操作系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)的。(3)頁面替換的選擇余地很大，屬于一個(gè)進(jìn)程的頁面都可替換。15虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)例奔騰PC機(jī)MMU部件分段式段頁式頁式16位段32位偏移地址16位段32位頁地址32位頁地址16虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)例奔騰PC機(jī)分頁方式4KB頁4MB頁二級(jí)頁表單級(jí)頁表17存儲(chǔ)保護(hù)當(dāng)多個(gè)用戶共享主存時(shí)，應(yīng)防止由于一個(gè)用戶程序出錯(cuò)而破壞其他用戶的程序和系統(tǒng)軟件,以及一個(gè)用戶程序不合法地訪問不是分配給它的主存區(qū)域。18存儲(chǔ)區(qū)域保護(hù)奔騰PC機(jī)保護(hù)方式頁表段表鍵方式環(huán)方式分配程序固定頁段操作系統(tǒng)，鎖環(huán)層分配給程序訪問方式保護(hù)：加鎖19