操作系统-16-内存扩充

前言

1. 覆盖技术

1. 概念

2. 交换技术

1. 概念

• 内存紧张时，把进程暂时换出到外存
• 见：进程的中级调度(内存调度)，挂起态，七状态模型 磁盘分为对换区(swap)和文件区，前者连续分配追求I/O速度，后者离散分配追求存储空间利用率
• 优先换出阻塞进程、低优先级进程（可能导致饥饿）、还要考虑进程在内存的驻留时间，
• PCB不会换出

3. 虚拟内存

• 传统存储方式的缺点

  连续分配/非连续分配

  • 一次性
    作业必须一次性全部装入内存后才能开始运行。大作业无法运行,多道程序并发度下降。

  • 驻留性
    作业在运行期间一直驻留在内存，内存中驻留大量的暂时用不到的数据，浪费了宝贵的内存资源。

• 局部性原理
  • 时间局部性
    现在访问的指令、数据在不久后很可能再次访问
  • 空间局部性
    现在访问的内存单元周围的内存空间很可能在不久之后访问
  • 高速缓存
    频繁访问的数据放到更高速的储存器中

• 虚拟内存的定义和特征

  程序不需要全部装入内存即可运行，运行时根据需要动态调入数据，内存不够时，换出一些数据到外存

  • 多次性
    作业无需在运行时一次装入内存，而是允许分多次调用

  • 对换性
    作业无需在运行时常驻内存，允许作业换入、换出

  • 虚拟性
    从逻辑上扩充了内存容量，用户看到的容量，远大于实际容量

3.1 请求分页

• 请求分页
  访问的信息不存在时，操作系统负责将需要的信息从外存调入内存

• 页表机制

页面置换概念

• 内存空间不足时，将内存中暂时不用的信息换到外存 页面的换入换出需要磁盘I/O，时间开销是很大的，缺页率越小越好

• 缺页中断
  • 访问的页面不存在时，产生缺页中断(属于内中断的故障 fault)，
  • 操作系统缺页中断处理程序中断，进程放到阻塞队列，待调页完成后将进程唤醒，放到就绪队列
  • 如果内存有空闲块，则为进程分配一个空闲块，将缺页装入其中，并修改页表相应页表项
  • 如果内存没有空闲块，由页面置换算法选择一个页面淘汰(若该页面在内存期间被修改过，则需要先将其写回外存)，腾出一个空间再装入缺页 一条指令执行期间，可能产生多次缺页中断

地址变换机构

页面置换算法（具体内容请看下一篇博客）

• 最佳置换算法(OPT)

• 先进先出置换算法(FIFO)

• 最近最久未使用算法(LRU)

• 时钟置换算法(CLOCK)

• 改进型时钟置换算法

• 小结：

页面分配策略

1. 驻留集

• 固定分配局部置换
• 可变分配局部置换
• 可变分配全局置换

2. 何时调入页面

3. 何处调入页面

• 系统拥有足够的兑换区空间

• 系统缺少足够的兑换区空间

• UNIX方式

4. 抖动现象

5. 工作集

页面分配策略小结

3.2 请求分段

• 书上无具体详解

3.3 请求段页式

• 书上无具体说明

参考书籍：《王道考研计算机操作系统》

参考博客 ：https://mubu.com/doc/Cd-Y4YOfkh#o-1d01735b78f18c07f