虚拟存储器详解:段页式管理与工作流程

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虚拟存储器课件主要涵盖了以下几个核心知识点: 1. 虚拟存储器基本概念 虚拟存储器是一种通过软件和硬件结合的技术,它扩展了程序员可用的内存空间,使得程序可以使用的地址空间远大于实际物理内存。尽管主存容量有限,通过地址映射和动态分配,虚拟存储器使程序看起来拥有一个无限的地址空间,称为"虚拟内存"(Virtual Memory)。这种技术解决了内存不足的问题,提高了系统的效率。 2. 虚拟存储器的管理方式 - 段式管理:将程序划分为多个逻辑段,每个段有自己的起始地址和长度,便于内存管理和保护。 - 页式管理:将程序分割成固定大小的页,每个页独立分配内存,适合现代操作系统中的内存管理。 - 段页式管理:结合了段式和页式的优点,既保留了段的概念,又实现了页的灵活性,能够有效利用内存资源。 3. 虚拟存储器的工作过程 - 地址变换:在虚拟地址到物理地址的转换过程中,涉及快表(用于快速查找)、帧页表(记录内存状态,用于主存管理)以及外页表(记录虚页到辅存地址的映射)等组件,确保快速而准确地定位数据。 - 快表(若采用页式管理):加快地址查找速度,减少访问辅存的次数。 - 帧页表:存储当前内存使用情况,帮助管理主存。 - 外页表:记录虚页与辅存的详细对应关系,是地址变换的关键环节。 这些内容概述了虚拟存储器的基本原理、管理方法及其工作流程,对于理解计算机内存管理和优化性能至关重要。通过学习这些内容,开发者能更好地设计和优化程序,提高系统的运行效率。同时,了解虚拟存储器也对理解现代操作系统内部机制和技术选型有重要作用。
2012-01-15 上传
一、实验目的 1、了解虚拟存储器的基本原理和实现方法。 2、掌握几种页面置换算法。 二、实验内容 设计模拟实现采用不同内外存调度算法进行页面置换,并计算缺页率。 三、实验原理 内存在计算机中的作用很大,电脑中所有运行的程序都需要经过内存来执行,如果执行的程序很大或很多,就会导致内存消耗殆尽。为了解决这个问题,Window中运用了虚拟内存技术,即拿出一部分硬盘空间来充当内存使用,当内存占用完时,电脑就会自动调用硬盘来充当内存,以缓解内存的紧张。 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。它是采用一定的方法将一定的外存容量模拟成内存,同时对程序进出内存的方式进行管理,从而得到一个比实际内存容量大得多的内存空间,使得程序的运行不受内存大小的限制。虚拟存储区的容量与物理主存大小无关,而受限于计算机的地址结构和可用磁盘容量。 虚拟内存的设置主要有两点,即内存大小和分页位置,内存大小就是设置虚拟内存最小为多少和最大为多少;而分页位置则是设置虚拟内存应使用那个分区中的硬盘空间。 1. 最佳置换算法(OPT):选择永不使用或是在最长时间内不再被访问(即距现在最长时间才会被访问)的页面淘汰出内存。 2. 先进先出置换算法(FIFO):选择最先进入内存即在内存驻留时间最久的页面换出到外存。 3. 最近最久未使用置换算法(LRU): 以“最近的过去”作为“最近的将来”的近似,选择最近一段时间最长时间未被访问的页面淘汰出内存
2012-01-15 上传
《操作系统原理》实验指导书 实验一 生产者-消费者模型模拟进程调度 一、实验任务 1、在WINDOWS 2000环境下,创建一个控制台进程,此进程包括4个线程:2个生产者线程和2个消费者线程。 2、用信号量机制解决进程(线程)的同步与互斥问题。 二、实验目的 1.掌握基本的同步互斥算法,理解生产者和消费者模型。 2.了解Windows 2000/XP中多线程的并发执行机制,线程间的同步和互斥。 3.学习使用Windows 2000/XP中基本的同步对象,掌握相应的API。 三、实验要求 1.生产者消费者对缓冲区进行互斥操作。 2.缓冲区大小为10,缓冲区满则不允许生产者生产数据,缓冲区空则不允许消费者消费数据。 3.生产者消费者各循环操作50次。 四、设计思路和采取的方案 1.利用windows提供的API函数CreateSemaphore()创建信号量对象; CreateThread()创建线程; WaitForSingleObject()执行P操作; ReleaseSemaphore()执行V操作; WaitForMultipleObjects()主进程等待线程的结束等函数进行设计。 2.在Windows中,常见的同步对象有:信号量(Semaphore)、互斥量(Mutex) 。 使用这些对象都分为三个步骤,一是创建或者初始化; 接着请求该同步对象,随即进入临界区,这一步对应于互斥量的上锁;最后释放该同步对象,这对应于互斥量的解锁。这些同步对象在主进程中创建,在其子线程中都可。 实验二 存储管理 一、目的和要求 1. 实验目的 (1)掌握时间片轮换的进程调度算法; (2)掌握带优先级的进程调度算法; (3)选用面向对象的编程方法。 2、实验学时:2学时 3、实验要求 (1)自定义PCB的数据结构; (2)使用带优先级的时间片轮转法调度进程,每运行一个时间片,优先级减半。 (3)命令集 A)create 随机创建进程,进程的优先级与所需要的时间片随机决定; B)ps 查看当前进程状态 C)sleep 命令将进程挂起 D)kill 命令杀死进程 E)quit命令退出 二、实验内容 根据教师指定的实验课题,完成设计、编码、测试工作。 实验三 虚拟存储器 一、目的和要求 1. 实验目的 (1)掌握先进先出页面置换算法; (2)掌握随机替换页面置换算法; (3)掌握OPT页面置换算法; (4)掌握最近最少使用页面置换算法; (5)熟悉抖动现象及其产生原理; (6)熟悉C/C++编程。 2、实验学时:2学时 3、实验要求 (1)进程占用内存空间共640K,页面大小是1K/2K/4K/8K; (2)随机生成256个页面置换次序; (3)用于分配页面大小的内存总空间是32K; (4)给出四种页面置换算法的换页过程,并计算各自的缺页率。 二、实验内容 编写程序,使用四种不同的页面替换策略算法进行页面替换。分别是先进先出,随机替换,时钟页面替换,最近最久未使用页面替换,并计算缺页率。