操作系统| 虚拟存储器（请求分页和请求分段地址变换详解，页面置换算法先进先出LRUClock虚拟存储器的定义和特征）

Posted 2022-11-26 有理想、有本领、有担当的有志青年

文章目录

• 虚拟存储器的定义及特征
• • 定义
  • 特征
• 页面置换算法（先进先出、LRU、clock算法）
• • 先进先出置换算法
  • 最近最久未使用（LRU）算法
  • 最近未使用算法（Clock）算法
• 请求分页和请求分段的地址变换

虚拟存储器的定义及特征

定义

• 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。
• 逻辑容量由内存容量和外存容量之和决定
• 速度接近内存
• 成本接近外存

特征

• 多次性：一个作业被分成多次调入内存运行
• 对换性：允许作业的运行过程中进行换进、换出
• 虚拟性 ：从逻辑上扩充内存容量

页面置换算法（先进先出、LRU、clock算法）

先进先出置换算法

选择在内存中存在时间最长的页面淘汰

最近最久未使用（LRU）算法

每个页面赋予一个访问字段，记录自上次访问以来所经历的时间 t 。 淘汰 t 最大的页面

最近未使用算法（Clock）算法

• 每个页面有一个标志位，（use bit），初始为0,被访问变为1。
• 当有一个新页面出现，有专门指针从页表中寻找 use bit=0 的页面。
• 在这个过程中，若页面use bit = 1 则将其变为0，若use bit = 0 则将其置换

请求分页和请求分段的地址变换

请求分页存储结构

• CPU每存取一个数据，需要两次访问内存
• 第一次访问页表，找到
• 第二次处理数据

段页式存储结构

• 需要访问三次内存
• 第一次找段表
• 第二次找页表
• 第三次处理数据
  

（1）
1362H = 0001 0011 0110 0010
页号 = 2 快表中没有，因此需要访问两次内存
t =20+110+110=240

0D65H=0000 1101 0110 0101
页号 = 1，快表中没有，查找页表，因其有效位是0，缺页中断，处理，后重新访问一次内存（此处不再需要查表）
t = 20+110+128+110=368

15A5H=0001 0101 1010 0101
页号 = 2 ，快表中有
20+110=130

（2）
页号 = 1 ，发生缺页中断。采用LRU，将最近未使用的 页号为0的页替换出去，因此原地址为0000 1101 0110 0101，转换后物理地址是0000 1000 0000 1101 即 80D65H
总结

1. 先访问快表。
2. 块表中有,直接处理数据(访问一次内存)结束
3. 快表中没有,访问页表(第一次访问内存)
4. 页表中存在且有效,处理数据(第二次访问内存)
5. 页表中不存在或有效位为0等,发生缺页中断,依据要求算法处理
6. 再处理数据(访问一次内存)