【操作系统】——虚拟存储

需求背景

计算机系统经常出现内存不够用

1. 覆盖技术

说明

依照程序逻辑结构，将程序划分为若干功能相对独立的模块，将不会同时执行的模块共享同一块内存区域。（必要部分常驻内存、可选部分只在需要时装入内存）

评价

1. 开发难度增加
2. 增加执行时间

2. 交换技术

说明

将暂时不能运行的程序放到外存；

• 换入换出的基本单位：整个进程的地址空间；
• 换出：一个进程的整个地址空间保存到外存；
• 换入：一个进程的整个地址空间保存到内存；

评价

以整个进程的地址空间为基本单位，可能出现一个进程要求的内存空间超过了内存总容量

3. 虚拟存储（上面两种解决方案的结合）

局部性原理

CPU访问存储器时，无论是存取指令还是存取数据，所访问的存储单元都趋于聚集在一个较小的连续区域中。

说明

程序运行时只将当前要运行的少数页面或者段装入内存。程序在运行时，如果要访问的页（段）已经调入内存，正常执行；如果没有调入内存，便发出缺页（段）请求，此时OS利用请求调页（段）功能调入需要的页（段），如果内存已满，OS再利用置换功能，将暂时不用的页（段）调至外存，腾出空间。

3.1 最佳置换算法

说明

置换未来最长时间内不再被访问的页面。

特点

不可能实现，只能作为评价其他算法的依据。

3.2 先进先出(FIFO)置换算法

说明

置换内存驻留实现最长的页面。

特点

实现简单；
性能较差，调出的页面可能是经常访问的；
分配的物理页数增加，缺页数反而升高(bleady现象）。

3.3 最近最久未使用(LRU)置换算法

说明

置换最长时间未引用的页面。

特点

开销大。

3.4 时钟置换算法

说明

访问过的页面标志位设为1，每次选择置换页面时，标志位1的还原成0，标志位0的置换出去。

特点

FIFO和LRU算法结合。

3.5 最不常用(LFU)置换算法

说明

置换访问次数最少的页面。