操作系统_清华大学(向勇、陈渝)-笔记-第五章-虚拟内存

覆盖技术

目标：在较小的可用内存中运行较大的程序，
把程序按其自身逻辑结构，划分为多个独立的程序模块，那些不会同时执行的模块共享同一块内存区域，按时间先后来运行。

• 必要部分的代码和数据常驻内存。
• 不常用功能在其他程序模块中实现，要用的时候加载到内存当中。
• 不存在调用关系的模块是平行的，可以共享一块内存。

缺点：太麻烦了，程序员会骂娘；实际上是时间换空间。

交换技术

目标：多道程序在内存中时，让正在运行的程序或需要运行的程序获得更多的内存资源。
将不能运行的程序（等结果）送到外存中，从而空出空间。
需要考虑问题：

• 什么时候交换？-只当内存空间不够或有不够危险的时候才换出。
• 提供多大的空间？-必须足够大以存放用户进程的所有内存映像的拷贝，必须能对这些内存映像进行直接存取。
• 程序怎么换入？-再换入内存时，原先的地盘可能被别人霸占了，最好采用动态地址映射的方法。

虚拟技术

目标：

• 像覆盖技术那样对程序员透明。
• 像交换技术那样进行程序部分交换。

程序的局部性原理：在执行过程中的一个较短时期，所执行的指令地址和指令的操作数地址，分别局限于一定区域，这可以表现为：

• 时间局部性：一条指令的一次执行和下次执行，一个数据的一次访问和下次访问都集中在一个较短的时期内。
• 空间局部性：当前指令和邻近的几条指令，当前访问的数据和邻近的几个数据都集中在一个较小的区域内。

每次只能在内存中放一行数据（1024 * 4 Byte大小），那么有如下的结论：

按列访问，就要发生多得多的缺页中断。

虚存技术的基本概念

• 在装入程序时，不必要全部装入，只需要装入需要的代码数据。
• 在执行过程中，若需要执行的东西不在内存中，就装入进去。
• 将暂时不需要的页面掉出保存在外存当中。

虚存技术的基本特征

• 较大的用户空间，外存+内存>>内存。
• 部分交换：与之相对的是交换技术。
• 不连续性：物理内存分配具有不连续性，虚拟地址空间使用的不连续性。

虚存技术的实现

请求调用：过程同页表管理，但正常情况下，逻辑地址空间大于物理地址空间，所以找不到页的时候就报错，而在虚拟内存管理技术之下，找不到对应的物理页的时候，其可能存在于disk当中，这时候就要进行页面置换。
页面置换：
为了更好进行页面置换，我们需要额外定义一些标记，如下图所示：

栗子：
0的位置能够得到数据，
但是32780是缺页中断。

缺页中断的描述：

1. 如果内存中有空闲的物理页面，则分配一物理帧f，转到第4步，否则转2。
2. 采用某种页面置换算法，选择一个将被替换的物理页帧f，他所对应的逻辑页为q。如果里面的数据是被修改过的，那要写回外存，否则直接占用。
3. 对q所对应的页表项进行修改，把驻留位置0，表明再次使用的话要去外存中找。
4. 把需要访问的页p装入到物理页面f当中。
5. 修改p所对应的页表项内容，把驻留位设置为1，把物理页帧号设置为f。
6. 恢复中断程序。
   

有效存储器访问时间EAT：EAT=访存时间 * 命中几率 + page fault处理时间 * page fault几率