作業系統記憶體管理_虛拟記憶體

文章目錄

• 虛拟記憶體的基本思想
• 程序運作記憶體模型
• 分頁
• 段頁式存儲
• 分頁和分段的差別

虛拟記憶體的基本思想

按照固定大小将程序的位址空間分為多個頁面,每一個頁面内部都有連續的位址.這些頁被映射到實體記憶體,但是并不是所有的頁都在記憶體中時程式才能運作.當程式需要已經在實體記憶體中的位址空間時,由硬體完成映射;當程式引用不在記憶體中的位址空間時,産生缺頁中斷,由作業系統将頁面調入記憶體.

程序運作記憶體模型

分頁

1. 位址的轉化

   建立頁表，通過MMU（記憶體管理單元）來完成線性位址到實體位址的轉換

   

2. 頁表項的結構（不同程序共享記憶體的 安全性）

   保護位标記了 讀，寫，執行三個權限

   修改位标記了是否被修改，如果被修改那麼頁框在重新配置設定前，需要先持久化到硬碟

   通路位是供頁面置換算法使用

   高速緩存位是是否啟用高速緩存，需要實時輸入的裝置需要關閉高速緩存

3. 加速分頁：快表（TLB）

• 快表是在MMU中，可以減少記憶體通路次數
• 軟體管理TLB，當通路的頁表不在TLB中時，發出指令讓作業系統來處理（換出一頁）
• 軟失效：在記憶體，不在頁表；硬失效：不在記憶體

1. 針對大記憶體的頁表

• 多級頁表

  

• 倒排頁表

倒排頁表是在每個頁表框記錄下 是哪個程序的哪個頁表項 使用目前頁表框，減少了存儲壓力，但是增大了查詢的複雜度（每次都要周遊倒排頁表）

1. 頁面置換算法

最優頁面置換；最近未使用（R位定時清零）根據R，M位來決定換出哪個；先進先出；時鐘置換；最近最少使用；

工作集頁面置換算法：局部性原理

寫時複制，共享庫（相對跳動）

段頁式存儲

分頁和分段的差別

1、分頁機制會使用大小固定的記憶體塊，而分段管理則使用了大小可變的塊來管理記憶體。

2、分頁使用固定大小的塊更為适合管理實體記憶體，分段機制使用大小可變的塊更适合處理複雜系統的邏輯分區。

3、段表存儲線上性位址空間，而頁表則儲存在實體位址空間。