提供虚拟存储技术90页PPT

（2）有大量作业要求运行，但由于内存容量不足以容纳所 有这些作业，只能将少数作业装入内存让它们先运行，而 将其它大量的作业留在外存上等待。
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5.1.1 常规存储器管理方式的特征和局部性原理 1.常规存储器管理方式的特征 （1）一次性
作业在运行前需一次性地全部装入内存，如果一次 性地装入其全部程序，也是一种对内存空间的浪费。
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5.1.2 虚拟存储器的特征
虚拟存储器具有以下主要特征：
1．多次性 一个作业被分成多次调入内存运行，在作业
运行时只需将当前要运行的那部分程序和数据装 入内存即可；当要运行时尚未调入的那部分程序 时，再将它调入。
2．对换性 作业的运行过程中进行换进、换出，换进和
换出能有效地提高内存利用率。
3．虚拟性 虚拟性是指能够从逻辑上扩充内存容量，使
（2）驻留性
作业装入内存后，便一直驻留在内存中，直至作业 运行结束。尽管运行中的进程会因I／O而长期等待， 仍将继续占用宝贵的内存资源。
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2．局部性原理
（1）程序执行时，除了少部分的转移和过程调用 指令外，在大多数情况下仍是顺序执行的。
（2）过程调用将会使程序的执行轨迹由一部分区 域转至另一部分区域，但经研究看出，过程调用 的深度在大多数情况下都不超过5层。这就是说， 程序将会在一段时间内都局限在这些过程的范围 内运行。
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3．虚拟存储器定义
基于局部性原理，应用程序在运行之前，没有必 要全部装入内存，仅须将那些当前要运行的部分 页面或段先装入内存便可运行，其余部分暂留在 盘上。
所谓虚拟存储器：是指具有请求调入功能和置换 功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存 储器系统，其逻辑容量由内存容量和外存容量之 和所决定，其运行速度接近于内存速度，而每位 的成本却又接近于外存。

NAS劣势
DAS/SAN/NAS存储模型的比较
SCSI, FC
DAS
应用服务器
IP交换机
NAS
文件系统RAID
文件系统RAID
区别
RAID
DAS/NAS/SAN三种形态比较
DAS
NAS
FC-SAN
IP-SAN
传输类型
SCSI、FC
IP
FC
IP
数据类型
块级
文件级
块级
块级
典型应用
任何
文件服务器
数据库应用
热拔插
热插拔（hot-plugging或Hot Swap）即带电插拔，热插拔功能就是允许用户在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的硬盘、电源或板卡等部件，从而提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性等，例如一些面向高端应用的磁盘镜像系统都可以提供磁盘的热插拔功能。也叫热替换（Hot replacement）、热添加（hot expansion）和热升级（hot upgrade）。热插拔最早出现在服务器领域，是为了提高服务器易用性而提出的。在我们平时用的电脑中一般都有USB接口，这种接口就能够实现热插拔（USB热插拔）。如果没有热插拔功能，即使磁盘损坏不会造成数据的丢失，用户仍然需要暂时关闭系统，以便能够对硬盘进行更换。而使用热插拔技术只要简单的打开连接开关或者转动手柄就可以直接取出硬盘，而系统仍然可以不间断地正常运行。
受到光纤传输距离的限制
管理、维护
与IP设备一样操作简单
技术和管理较复杂
兼容性
与所有IP网络设备都兼容
兼容性差
性能
目前主流1Gb，10Gb正在发展
非常高的传输和读写性能
成本
购买与维护成本都较低

40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
操作系统——虚拟存储器
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来

pp6t课拟存储器的定义和特征 1. 虚拟存储器的定义 当用户看到自己的程序能在系统中正常运行时，他会认
为，该系统所具有的内存容量一定比自己的程序大，或者说， 用户所感觉到的内存容量会比实际内存容量大得多。但用户 所看到的大容量只是一种错觉，是虚的，故人们把这样的存 储器称为虚拟存储器。
统存储器管理方式，它们全都具有如下两个共同的特征： (1) 一次性 (2) 驻留性
pp3t课件
第五章 虚 拟 存 储 器
2. 局部性原理 程序运行时存在的局部性现象，很早就已被人发现，但 直到1968年，P.Denning才真正指出：程序在执行时将呈现出 局部性规律，即在一较短的时间内，程序的执行仅局限于某 个部分，相应地，它所访问的存储空间也局限于某个区域。
算机系统除了要求一定容量的内存和外存外，还需要有请求 页表机制、缺页中断机构以及地址变换机构。
pp1t1课件
第五章 虚 拟 存 储 器
1. 请求页表机制 在请求分页系统中需要的主要数据结构是请求页表，其 基本作用仍然是将用户地址空间中的逻辑地址映射为内存空 间中的物理地址。为了满足页面换进换出的需要，在请求页 表中又增加了四个字段。这样，在请求分页系统中的每个页 表应含以下诸项：
pp1t8课件
第五章 虚 拟 存 储 器
3. 物理块分配算法 在采用固定分配策略时，如何将系统中可供分配的所有 物理块分配给各个进程，可采用下述几种算法： (1) 平均分配算法，即将系统中所有可供分配的物理块 平均分配给各个进程。 (2) 按比例分配算法，即根据进程的大小按比例分配物 理块。如果系统中共有n个进程，每个进程的页面数为Si， 则系统中各进程页面数的总和为：
pp9t课件
第五章 虚 拟 存 储 器
2. 请求分段系统 1) 硬件支持 主要的硬件支持有： (1) 请求分段的段表机制。 (2) 缺页中断机构。 (3) 地址变换机构。 2) 软件支持

后去检查是否有中断请求到达。而缺页中断
是在指令执行期间，发现所要访问的指令或
数据不在内存时产生和处理。
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缺页中断机构
主要表现在（与一般中断的主要区别）： ●一条指令执行期间，可能产生多次缺页中断。 基于这些特性，系统中的硬件机构应能够保 存多次中断时的状态，并保存最后能返回到 中断前产生缺页中断的指令处继续执行。
●程序执行时，大多数情况下是顺序执行的。 ●过程调用会使程序的执行轨迹从一部分内存区域
转至另一部分区域， 但过程调用的深度不会超过 5。 ●程序中有许多循环语句，这些语句会重复多次执 行。 ●程序中对数据结构的操作，往往局限在很小的范 围内。
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局部性的表现
●时间局部性 程序中的的某条指令一旦执行，不久后会再次执行。 ●空间局部性 程序一旦访问某存储单元，不久后会访问其附近的存储单元。
虚拟存储器的特征
●离散性 作业不装入连续的存储空间，内存分配采用离散分配方 ●多次性 一个作业被分割，被多次调入内存。 ●对换性 作业在运行过程中换进、换出内存。 ●虚拟性 从逻辑上扩充了内存的容量。
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6.2请求页式存储管 ●理
将虚拟存储器用在页式存储管理系统中，进程的多个页根 据需要调入内存，当内存空间紧张时再将暂时不用的页调 出。
●访问字段A：记录该页在一段时间内被访问的次数。 ●修改位M：记录该页在内存期间是否被修改过。
M=1该页调入内存后被修改过； M=0该页调入内存后未被修改过。 ●外存地址： 该页在外存的地址。
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缺页中断机构
主要表现在（与一般中断的主要区别）：
●在指令执行期间产生和处理中断信号。
通常CPU外部中断，是在每条指令执行完毕
因为页是根据需要请求调入的，因此被称为请求页式存储 管理系统。

实现存储维护。人工建立。
A道程序的 程序空间
1k
0段
2k
1段
3k
2段
1k
3段
2k
4段
2k
5段
4k
6段
A
4
1.5k
段表基址存放器 0 1
A7
a
实主存空间
2.5k
+
0段 1k 4段 1k
+
3k 2段
段表长度 段表基地址
a0 1 2 3 4 5 6
段名
0 5k 1k
地址
已装入
A道程序的段表
1 0 1 0 1 0 0 装入位
页表法
表长：2uNv , 表宽：nv 1
nv 装入位
有2uNv 2nv 个单元无用 （装入位为0，没有装入） 2u+Nv行
全相联映像的相联目录表法
相联目录表法
表2 长 nv,表 ： (宽 uN v： )nv
2nv行 相联比较
u+Nv
nv
页表法与相联目录表法的比较
访问方式 存储容量 存取速度 入口个数 入口宽度
特点：访存两次。
段页式：把实存机械地等分成固定大小的页，程序按 模块分段，每个段又分成与主存页面大小一样的页。
0 段(12K)
1 段(10K) 2 段(5K)
用户程序
每页 4KB
页表长度 页表地址 3 3 2
段表
0段0页 0段1页 0段2页 0 段页表
1段0页 1段1页 1段2页 1 段页表
2段0页 2段1页
P1, P2, P1, P5, P5, P1, P3, P4, P3, P4 假设分配给这个程序的主存储器共有3个 页面。给出FIFO、LRU、OPT 三种页面 交换算法对这3页主存的运用情况，包括 调入、交换和命中等。