虚拟内存管理：请求分页与地址转换

"虚拟内存是操作系统中的一种内存管理技术，它通过将用户的逻辑内存与物理内存分离，使得程序部分装入内存即可运行。这允许逻辑地址空间大于物理内存，提升了并发度并允许超过主存容量的进程运行。虚拟内存基于分页存储管理，每个页表项包含Valid-Invalid位，用于指示页面是否在内存中。如果该位为0，则在地址转换时会产生页故障。此外，虚拟内存利用程序执行的局部性原理，即时间和空间局部性，只将当前需要的部分数据加载到内存中。与传统的对换方式相比，虚拟内存的交换粒度更小，按页或段进行，而不是整个进程。" 在请求分页虚拟存储管理中，关键知识点包括： 1. **缺页中断**：当处理器试图访问的页面不在内存中（Valid-Invalid位为0）时，系统会触发缺页中断，将所需页面从外存（通常是磁盘）加载到内存，并更新页表的Valid-Invalid位。 2. **请求分页地址转换过程**：地址转换涉及到将逻辑地址转换为物理地址，这个过程中会检查Valid-Invalid位。如果页面在内存，转换成功；若不在，触发缺页中断并进行页面替换。 3. **页面分配策略**：决定如何为进程分配物理页面，可能包括固定分配和可变分配。固定分配给每个进程一定数量的页面，而可变分配则根据需要动态分配。 4. **页面替换算法**：当内存满时，必须选择一个页面淘汰以腾出空间加载新页面。常见的页面替换算法有LRU（最近最少使用）、FIFO（先进先出）和OPT（最佳页面替换）等。 5. **工作集理论**：工作集是进程在一段时间内访问的页面集合，基于工作集的页面替换方法考虑了局部性原理，试图保持进程最近使用的页面在内存中，以减少缺页率。 请求分段虚拟存储管理和请求段页式虚拟存储管理是另外两种内存管理方式，它们分别基于段和段页的概念，提供了更好的逻辑结构，但基本机制与请求分页类似，包括地址转换、缺页中断、页面分配和替换策略。 虚拟内存的实现有效地扩展了内存的容量，使系统能够同时处理多个大型进程，提高了系统资源的利用率和整体性能。它允许程序运行时动态加载和卸载部分代码和数据，降低了对物理内存的需求，并简化了内存管理。