儲存管理3-虛擬儲存技術
阿新 • • 發佈：2019-01-01
覆蓋技術（程序內部）
通常與分割槽儲存一起
程式劃分為功能上相對獨立的塊，共享一塊記憶體區域，只把當前所需指令資料放入記憶體，其他的儲存在外存
缺點：手工分塊，程式設計複雜度高，時間換空間；
交換技術（程序之間）
通常與分割槽儲存一起
程序（以程序為單位）由記憶體換至外存（換出），或者換入
虛擬儲存技術
優化覆蓋技術，系統自動完成，綜合交換技術，程序的部分內容交換
利用程式區域性性原理：程式在執行過程的一個較短時間內，所執行的指令地址，與指令的運算元地址，分別侷限在一定的區域內。包含時間，空間侷限性。
虛擬頁式儲存管理（當前主流，windows與linux使用）
以頁式儲存為基礎，加入請求調頁與頁面置換，
程式調入記憶體執行時，只裝入部分頁面，執行時，發現所需不在記憶體，發出缺頁中斷請求（MMU），外存相應頁面調入記憶體。
管理：頁表，包含頁號，訪問位，修改位，保護位，駐留位，記憶體塊號；
駐留位：是否位於記憶體
保護位：頁面的訪問型別
修改位：頁面在記憶體是否修改過
1.先進先出：有時會導致Belady奇異，不滿足駐留集增大，缺頁中斷次數減少的規律。
2.最優頁面置換法：
缺頁中斷髮生時，對於程序在記憶體的頁面，計算下一次訪問還需要等待多長時間。適合用於評估，
3.最近最久未使用演算法：
選擇最近一段時間最久未被使用的頁面，置換，對上一個的近似，以過去預測未來
基於計數器實現：每個頁面設定計數器，使用時，計數器清零，其餘計數器加一，淘太時選取計數器值做大的頁面；
基於連結串列實現：最近使用的介面為首，最久未使用的頁面為尾，訪問時，相應的邏輯頁面移動到連結串列開頭，缺頁時，淘汰末尾
基於棧實現：最近訪問的置於棧頂，最久的置於棧底（和連結串列差不多）
基於時間戳實現：訪問記憶體時，頁面打上時間戳，
特點：效能好，系統開銷大。
4.時鐘頁面置換演算法：
對1的優化，考慮了頁面的訪問情況，
從進入記憶體最久遠的介面內，開始查詢訪問位為零的頁面，置換之。訪問位為0，說明在一段時間內，該頁面沒有被訪問。
效能時間的折中
缺頁中斷率
影響因素
1.分配給作業的主存塊數，要較少缺頁，工作集應在記憶體；windows動態程序物理塊分配
工作集：某段時間內，程序實際要訪問的頁面集合
2.頁面大小對虛擬管理的有不小影響，一般是4kb（windows與linux）
3.程式的編制（訪問記憶體的方式）
多級頁表
頁表太大，有時程式很小，虛擬地址很多用不到，故需優化
32位邏輯地址中，邏輯地址分邏輯頁面號（20位），頁內偏移（12位）；
邏輯頁面分為兩部分，對應一級頁表（10位），二級頁表（10位）
每一個二級頁表，不必連續存放，
反置頁表
通常與分割槽儲存一起
程式劃分為功能上相對獨立的塊，共享一塊記憶體區域，只把當前所需指令資料放入記憶體，其他的儲存在外存
缺點：手工分塊，程式設計複雜度高，時間換空間；
交換技術（程序之間）
通常與分割槽儲存一起
程序（以程序為單位）由記憶體換至外存（換出），或者換入
虛擬儲存技術
優化覆蓋技術，系統自動完成，綜合交換技術，程序的部分內容交換
利用程式區域性性原理：程式在執行過程的一個較短時間內，所執行的指令地址，與指令的運算元地址，分別侷限在一定的區域內。包含時間，空間侷限性。
虛擬頁式儲存管理（當前主流，windows與linux使用）
以頁式儲存為基礎，加入請求調頁與頁面置換，
程式調入記憶體執行時，只裝入部分頁面，執行時，發現所需不在記憶體，發出缺頁中斷請求（MMU），外存相應頁面調入記憶體。
管理：頁表，包含頁號，訪問位，修改位，保護位，駐留位，記憶體塊號；
駐留位：是否位於記憶體
保護位：頁面的訪問型別
修改位：頁面在記憶體是否修改過
訪問位：在記憶體中是否被訪問過
頁面置換演算法（不滿足保留最會被使用的頁面的需求）1.先進先出：有時會導致Belady奇異，不滿足駐留集增大，缺頁中斷次數減少的規律。
2.最優頁面置換法：
缺頁中斷髮生時，對於程序在記憶體的頁面，計算下一次訪問還需要等待多長時間。適合用於評估，
3.最近最久未使用演算法：
選擇最近一段時間最久未被使用的頁面，置換，對上一個的近似，以過去預測未來
基於計數器實現：每個頁面設定計數器，使用時，計數器清零，其餘計數器加一，淘太時選取計數器值做大的頁面；
基於連結串列實現：最近使用的介面為首，最久未使用的頁面為尾，訪問時，相應的邏輯頁面移動到連結串列開頭，缺頁時，淘汰末尾
基於棧實現：最近訪問的置於棧頂，最久的置於棧底（和連結串列差不多）
基於時間戳實現：訪問記憶體時，頁面打上時間戳，
特點：效能好，系統開銷大。
4.時鐘頁面置換演算法：
對1的優化，考慮了頁面的訪問情況，
從進入記憶體最久遠的介面內，開始查詢訪問位為零的頁面，置換之。訪問位為0，說明在一段時間內，該頁面沒有被訪問。
效能時間的折中
缺頁中斷率
影響因素
1.分配給作業的主存塊數，要較少缺頁，工作集應在記憶體；windows動態程序物理塊分配
工作集：某段時間內，程序實際要訪問的頁面集合
2.頁面大小對虛擬管理的有不小影響，一般是4kb（windows與linux）
3.程式的編制（訪問記憶體的方式）
4.頁面排程演算法
頁表的優化多級頁表
頁表太大，有時程式很小，虛擬地址很多用不到，故需優化
32位邏輯地址中，邏輯地址分邏輯頁面號（20位），頁內偏移（12位）；
邏輯頁面分為兩部分，對應一級頁表（10位），二級頁表（10位）
每一個二級頁表，不必連續存放，
反置頁表
物理塊號對應邏輯塊號
虛擬段式儲存管理和虛擬頁式差不多，把頁面換成段