區域性性原理：乙個程式只要部分裝入記憶體就可以執行
程式部分裝入技術優點：
區域性性原理
虛擬記憶體
虛存是對記憶體的抽象，構建在儲存體系之上，由作業系統來協調各儲存器的使用
虛擬記憶體大於物理記憶體
虛擬儲存器的大小由2個因素決定：
使用虛擬記憶體的共享庫：
寫時複製
當確定採用寫時複製頁面時，重要的是注意空閒頁面的分配位置
vfork：fork()變形，不使用寫時複製
例子：虛擬記憶體的實現
虛擬頁式有兩種方式：
基本思想(虛擬頁式儲存管理)
執行之後，根據程序執行需要，動態裝入其他頁面
當記憶體空間已滿，而又需要裝入新的頁面時，則根據某種演算法置換記憶體中的某個頁面，以便裝入新的頁面
按需調頁
類似交換技術，粒度不同
調頁程式（pager）只是對程序的單個頁進行操作
需要頁⇒ 查閱此頁
懶惰交換：只有在需要頁時，才將它調入記憶體
調頁程式(pager)只是對程序的單個頁進行操作
調頁程式不是調入整個程序，而是把哪些要使用的頁調入記憶體
有效-無效位
缺頁中斷(頁錯誤)
2.檢視另乙個表來決定
3.找到頁在後備儲存上的位置
4.得到空閒幀，把頁換入幀
5.重新設定頁表，把有效位設為v
6.重啟指令: 近未使用
請求分頁討論
一條指令可能導致多次缺頁（涉及多個頁面）
請求分頁需要硬體支援
請求分頁的效能
有效訪問時間（eat）：
對於請求調頁，降低缺頁錯誤率是極為重要的。否則，會增加有效訪問時間，從而極大地減緩了程序的執行速度
頁錯誤時間（包含多項處理的時間，主要有三項）：
請求分頁效能優化
在程序裝載時，把整個程序拷貝到交換區
對於二進位制檔案的請求調頁，利用檔案系統進行交換
無空閒頁的辦法
頁面置換：
頁面置換討論：
需要頁面置換的情況：
基本頁面置換
基本頁面置換方法：
3.將所需頁讀入（新）空閒頁框，更新頁表和幀表
4.重啟使用者程序
頁面置換：
頁面置換演算法
要求：
優置換置換演算法(opt)
先進先出置換演算法(fifo)
最少最近使用置換演算法(lru)
近似lru演算法
先進先出演算法(fifo)
fifo演算法可能會產生belady異常：
最優置換演算法(opt)
最少最近使用置換演算法(lru)
例：
lru近似演算法
基於引用位的演算法
附加引用位演算法：
二次機會演算法：
實現：時鐘置換（順時針方向，採用迴圈佇列）
fifo的增強演算法
例：
基於計數的頁面的置換
老化演算法：
基本概念
兩個主要的分配策略：
固定分配
按比率分配(根據每個程序的大小來分配)
對於平均分配和比例分配，每個程序分得的數量可以因多道程式而變化。如果多道程式增加，則每個程序會失去一些幀，以提供新程序所需的記憶體。相反，如果多道程度較低，則原來分配給離開程序的幀會分配給剩餘程序
優先順序分配
全域性置換和區域性置換
區域性置換：
採用區域性置換，分配給每個程序的頁框數量不變；採用全域性置換，可能增加所分配頁框的數量，因為可能從分配給其他程序的頁框中選擇乙個置換
全域性置換的問題，程序不能控制其缺頁率，區域性置換沒有這個問題。但區域性置換不能使用其他程序不常用的記憶體
全域性置換有更好的系統吞吐量，更為常用
基本概念
抖動(顛簸)：乙個程序的頁面經常換入換出，程序的調頁時間多於它的執行時間
區域性置換演算法
區域性是由程式結構和資料結構來定義的。區域性模型指出，所有程式都具有這種基本的記憶體引用結構
顛簸發生的原因：分配的頁框數《區域性大小之和
工作集模型
d = ∑wssi ≡ 總的幀需求量
如果d>m ⇨ 抖動(顛簸)
策略：如果d>m，則暫停乙個程序
優點：可防止抖動，同時保持盡可能高的多道程式，優化了cpu利用率
困難：跟蹤工作集
例：
缺頁率(pff)策略
可能不得不換出乙個程序。如果缺頁錯誤率增加並且沒有空閒幀可用，那麼必須選擇某個程序並將其交換到後備儲存。然後，再將釋放的幀分配給具有高缺頁錯誤率的程序
基本概念
核心在使用記憶體塊時有如下特點：
夥伴(buddy)系統
演算法：
優點：
缺點：
slab分配
當建立cache時，包括若干個標記為空閒的物件，物件的數量與slab的大小有關
slab有三種狀態：
當乙個slab充滿了已使用的物件時，下乙個物件的分配從空閒的slab開始分配
優點：
記憶體請求可以快速滿足
例：
簡單塊列表(slob)：分配器用於有限記憶體的系統，例如嵌入式系統。slob工作採用3個物件列表：小(用於小於256位元組的物件)
、中(用於小於1024位元組的物件)和大(用於小於頁面大小的物件)。記憶體請求採用首先適應策略，從適當大小的列表上分配物件
預先調頁
在引用前，調入程序的所有或一些需要的頁面
如果預調入的頁面沒有被使用，則記憶體被浪費
在有些情況下，預調頁面可能具有優點。問題在於，採用預調頁面的成本是否小於處理相應缺頁錯誤的成本。通過預調頁面而調進記憶體的許多頁面也有可能沒有使用
頁面尺寸選擇
碎片——需要小的頁
i/o開銷——需要大的頁
程式區域性——需要小的頁
缺頁次數——需要大的頁
其他因素
沒有最佳答案，總的來說，趨向更大的頁
tlb範圍
增加頁的大小
提供多種頁的大小
反向頁表
i/o互鎖
程式結構
第九章 虛擬記憶體
計算機的主存被組織成乙個由m個連續的位元組大小的單元組成的陣列。每個位元組都有乙個唯一的實體地址 pa 第乙個位元組位址為0，接下來為1，再接下來為2，依次類推。cpu訪問記憶體的最自然方式就是使用實體地址。我們把這種方式稱為物理定址。如圖所示。現代處理器使用一種稱為虛擬位址的定址方式。使用虛擬定址...
作業系統 第九章
對標記為無效的訪問會產生頁錯誤陷阱 純粹按需調頁 pure demand paging 一條指令可能訪問多個頁的記憶體 一頁用於指令，其它頁用於資料 則一頁可能產生多個頁錯誤，不好的系統效能。區域性引用 locality of reference 頁表 有效無效位 次級儲存器 用來儲存不在記憶體中的...
CSAPP讀書日記 第九章 虛擬記憶體
虛擬記憶體是硬體異常 硬體位址翻譯 主存 磁碟檔案和核心軟體的完美互動，它為每個程序提供了乙個大的 一致的和私有的位址空間。它將主存看成是乙個儲存在磁碟上的位址空間的快取記憶體，在主存中只儲存活動區域，並根據需要在磁碟和主存之間來回傳送資料。它為每個程序提供了結構一致的位址空間，從而簡化了記憶體管理...