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虚拟存储器第3章存储系统2教学内容虚拟存储器的基本原理页式虚拟存储器段式虚拟存储器存储保护3教学要求掌握虚拟存储器的特点。虚拟的本质。对页式和段式虚拟存储器能进行计算。了解虚拟存储器内容的替换策略。了解存储保护的若干种方式。4教学重点虚拟存储器的几种调入方式。存储区域的保护方式。5一虚拟存储器的基本原理目的：扩大主存的容量。概念：借助辅助存储器，构成主存－辅存层次的系统。由附加的硬件和操作系统管理。说明：把主存和辅存一起编址，虚拟的把辅存的部分空间作为主存使用，实质CPU仍然只能执行调入主存的程序。6主存－辅存层次与主存－Cache层次共同点：两个存储体系均以信息块作为存储层次之间基本信息的传递单位。7不同点主存－Cache采用与CPU速度匹配的快速存储元件弥补两者之间的速度差异。虚拟存储器弥补容量不足，具有程序编址方便的特点。主存－Cache体系中CPU与主存和Cache都建立了直接访问的通路。主存－辅存体系中CPU只与主存建立直接通路。CPU访问Cache的速度为S,则访问主存速度为5S-10S。访问辅存速度为500S-1000S。若命中减少CPU的等待时间，若不命中CPU改执行另一程序，待从辅存调入信息块到主存，CPU再执行该程序。虚拟地址由编译程序生成，物理地址由CPU地址引脚生成。你怎样理解虚拟存储器？8虚地址与实地址的转换段式结构程序模块分段，不定长。控制信息工作流程。段表的存放9段式存储器特点优点：段的逻辑独立性使它易于编译、管理、修改和保护,也便于多道程序共享；缺点：因为段的长度各不相同，起点和终点不定，给主存空间分配带来麻烦，而且容易在段间留下许多空余的零碎存储空间，10页式存储器页是主存物理空间中划分出来的等长的固定区域。页表易于控制。优点：页面的起点和终点地址是固定的,方便造页表,新页调入主存也很容易掌握，比段式空间浪费小。缺点：处理、保护和共享都不及段式来得方便。11页式存储器程序分页调入，定长。控制信息工作流程页表存放12块表式为了避免页表已保存或已调入主存储器时对主存访问次数的增多,把页表的最活跃部分存放在高速存储器中组成快表。13段页式存储方式基号－段号－页号－页内地址14虚存替换算法FIFOLRULFU例1假设主存只有a,b,c三个页框，组成a进c出的FIFO队列，进程访问页面的序列是0，1，2，4，2，3，0，2，1，3，2号。若采用①FIFO算法，②FIFO算法+LRU算法，用列表法分别求两种替换策略情况下的命中率。15虚存替换算法与Cache比较(1)缺页至少要涉及一次磁盘存取，读取所缺的页，缺页使系统蒙受的损失要比cache未命中大得多。(2)页面替换是由操作系统软件实现的。(3)页面替换的选择余地很大，属于一个进程的页面都可替换。16虚拟存储器的实例奔腾PC机MMU部件分段式段页式页式16位段32位偏移地址16位段32位页地址32位页地址17虚拟存储器的实例奔腾PC机分页方式4KB页4MB页二级页表单级页表18存储保护当多个用户共享主存时，应防止由于一个用户程序出错而破坏其他用户的程序和系统软件,以及一个用户程序不合法地访问不是分配给它的主存区域。19存储区域保护奔腾PC机保护方式页表段表键方式环方式分配程序固定页段操作系统，锁环层分配给程序访问方式保护：加锁20小结虚拟存储器本质是完成外存与内存之间数据的调用问题，主要由操作系统完成。计算机的并发控制以及相应的数据保护也是必要的工作，更多详情参考操作系统。