常规存储器管理方式和局部性原理

1. 特征：一次性 驻留性
2. 局部性原理：较短的时间内程序的执行仅局限于某个部分
   1. 时间局限性：最近访问过的又被访问（循环操作）
   2. 空间局限性：程序顺序执行
3. 虚拟存储器：进程运行时仅部分装入
   1. 虚拟内存 VM：允许进程的执行不必完全在内存中，程序可以比物理内存大

虚拟存储器

1. 定义：具有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系统

2. 覆盖技术：程序运行过程中，在不同时刻把同一存储区分配给不同程序段或数据段，实现存储区共享的一种内存分配技术。

3. 交换技术：将内存中某进程暂时不用的程序和数据写入外存交换区中，腾出来的空间供其它进程使用。

   1. 应用：

      1）交换整个作业–用于单道系统（单道模拟多道）

      2）交换整个进程–用于连续分区存储管理（进程挂起、激活、中级调度）

      3）交换页面/段面–用于分页、分段存储管理（虚拟存储技术）

4. 虚拟存储器的特征

   1. 多次性
   2. 对换性
   3. 虚拟性

5. 实现虚拟存储器

   1. 分页请求系统：增加请求调页功能和页面置换功能所形成的页式虚拟存储系统 （页面为单位）
   2. 请求分段系统：增加了请求调段功能和分段置换功能所形成的段式虚拟存储系统 （段为单位）

请求分页存储管理

1. 硬件支持：请求页表机制 缺页中断机构 地址变换机构

   1. 缺页中断机构
      1. 在指令执行期间产生和处理中断信号，以便能及时将所缺之页面调入内存
      2. 保持多次中断时的状态，保持最后能返回中断前产生中断的指令处继续执行

2. 数据结构：

   1. 分页存储管理的数据结构：位示图
   2. 请求分页存储管理的数据结构：页表
      1. 将用户地址空间中的逻辑地址映射为内存空间中的物理地址
      2. 记录哪些页面在内存，哪些不在内存

3. 请求分页中的内存分配

   1. 最小物理块数：保证正常运行所需要的最小物理块数
   2. 请求分页系统中的页面分配应当以减少缺页率为目标
   3. 内存分配策略：
      1. 固定分配局部置换
      2. 可变分配全局置换
      3. 可变分配局部置换
   4. 页面置换：指在内存空间已被装满而又要装入新页时，必须按某种算法将内存中的某页置换为一个新页

4. 物理块分配算法：

   1. 平均分配法
   2. 按比例分配法
   3. 考虑优先权的分配算法

5. 页面调入策略：

   1. 随用随调策略/请求调页：发生缺页中断，缺哪页调入哪页
   2. 预调页策略：使用第一页，发生缺页中断，在调入第1页时连同第2、3、…页一起调入

6. 缺页从哪调入？| 缺页调入时间

   1. 从磁盘对换区中调入缺页（数百us至数十ms）
   2. 从磁盘文件区中调入缺页（几十甚至几百ms）
   3. 从磁盘缓冲区中调入缺页（UNIX方式）（数百ns）

7. 缺页率：f = F / A (F:访问页面失败的次数 S:访问页面成果的次数 A：A = F + S)

8. 页面置换算法

   1. OPT 最佳置换算法：被淘汰的页面将是以后永不使用的，或许是在最长时间内不再被访问的页面
   2. FIFO 先进先出置换算法：淘汰最先进入内存的页面
   3. LRU 最近最久未使用置换算法：选择内存中上次使用距当前最远的页予以淘汰
   4. LFU 最少使用置换算法：选择再最近时期使用最少的页面最为淘汰页
   5. CLOCK
   6. 改进的CLOCK

9. 页面缓冲算法PBA

10. 抖动

    发生“抖动”的根本原因是，同时在系统中运行的进程太多，由此分配给每一个进程的物理块太少，不能满足进程正常运行的基本要求，致使每个进程在运行时，频繁地出现缺页，必须请求系统将所缺之页调入内存。这会使得在系统中排队等待页面调进/调出的进程数目增加。显然，对磁盘的有效访问时间也随之急剧增加，造成每个进程的大部分时间都用于页面的换进/换出，而几乎不能再去做任何有效的工作，从而导致发生处理机的利用率急剧下降并趋于0的情况。我们称此时的进程是处于“抖动”状态。

    1. 预防方法：
       1. 采取局部置换策略
       2. 把工作集算法融入到处理机调度中
       3. 利用”L = S“准则调节缺页率
       4. 选择暂停的进程

请求分段存储管理方式

1. 硬件支持：段表机制、缺段中断机构、地址变换机构
2. 数据结构：MAT表 段表
3. 缺段中断机制：进程执行一条指令产生缺段中断时，压入堆栈的断点时当前指令的地址

请求段页式存储管理

1. 硬件支持：段表控制寄存器
2. 软件支持：缺页置换算法