3.2 虚拟内存管理

1、传统存储管理方式的特征

1）一次性： 作业必须一次性全部装入内存后，才开始运行

2）驻留性：作业被装入内存后，就一直驻留在内存中

2、局部性原理： 时间局部性和空间局部性

时间局部性：程序中的某条指令一旦执行，不久后该指令可能再次执行
空间局部性：程序访问了某个存储单元，不久后，其附近的存储单元也被访问。

3、虚拟存储器的定义和特征

1）多次性：无需一次将作业全部装入内存，允许被分次调入内存。
2）对换性： 无需在作业运行时一直常驻内存，允许在作业运行过程中，进行换进和换出。
3）虚拟性： 从逻辑上扩充内存容量。

4、虚拟内存技术的实现

虚拟内存技术的实现需要建立在 离散分配 的内存管理方式的基础之上。

虚拟内存技术的实现有以下三种方式：

与基本分页管理相比，请求分页管理中，为了实现“请求调页”，操作系统需要知道每个页面是否已经调入内存;如果还没调入，那么也需要知道该页面在外存中存放的位置。

1、页表机制

请求分页系统建立在基本分页系统基础之上，为了支持虚拟存储器功能而增加了请求调页功能和页面置换功能。请求分页是目前最常用的一种实现虚拟存储器的方法。
3.2 虚拟内存管理

3.2 虚拟内存管理
2、缺页中断机构

在请求分页系统中，每当要访问的页面不在内存中时，便产生一个缺页中断，请求系统将所缺的页面调入内存。此时应将缺页的进程阻塞（I/O请求），若此时内存中有空闲块，则将该页调入该块， 若没有空闲块，则要淘汰某页。（若淘汰页面在内存期间被修改过，则要将其写回外存）

3.2 虚拟内存管理

3、地址变换机构

请求分页存储管理与基本分页存储管理的主要区别:

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 (操作系统要提供请求调页功能，将缺失页面从外存调入内存)，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 (操作系统要提供页面置换的功能，将暂时用不到的页面换出外存)。
相对于分页系统主要增加了关于状态位P的操作。
3.2 虚拟内存管理

1）最佳(OPT)置换算法

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。
7在第18次访问才调入，故先替换7
3.2 虚拟内存管理
缺页中断未必发生页面置换 只有物理块满了才发生页面置换（比如前三次发生缺页中断，但未发生页面置换）

2）先进先出(FIFO)置换算法

每次选择淘汰的页面是最早进入内存的页面

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Belady异常--------当为进程分配的物理块数增大时，缺页次数不减反增的异常现象。

只有FIFO算法会产生Belady异常

3）最近最久未使用(LRU)置换算法

每次淘汰的页面是最近最久未使用的页面

4）时钟(CLOCK)置换算法

最佳置换算法性OPT能最好，但无法实现；
先进先出置换算法实现简单，但算法性能差；
最近最久未使用置换算法性能好，是最接近OPT算法性能的，但是实现起来需要专门的硬件支持，算法开销大。
优先级：

第一轮:从当前位置开始扫描到第一个(U =0, M = 0)的帧用于替换。表示该页面最近既未被访问，又未被修改，是最佳淘汰页
第二轮:若第一轮扫描失败，则重新扫描，查找第一个(U =0, M = 1)的帧用于替换。本轮将所有扫描过的帧访问位设为0。表示该页面最近未被访问，但已被修改，并不是很好的淘汰页。
第三轮:若第二轮扫描失败，则重新扫描，查找第一个(U =1, M = 0)的帧用于替换。本轮扫描不修改任何标志位。表示该页面最近已被访问，但未被修改，该页有可能再被访问。
第四轮:若第三轮扫描失败，则重新扫描，查找第一个(U =1, M = 1)的帧用于替换。表示该页最近已被访问且被修改，该页可能再被访问。

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