7.3.1 页式虚拟内存管理概念

物理内存(即实内存)管理

特点 缺点
1 源程序直接使用内存的物理地址 程序间容易访问冲突
2 程序必须全部装入内存才能运行 内存太小程序无法运行
3 程序占用连续的一片内存 产生内存碎片
4 多程序同时运行容易相互干扰 不安全

改善物理内存管理的相关技术

  • 内存拼接
  • 交换技术(Swapping)
  • 覆盖技术(Overlay)

虚拟内存管理的目标

  • 使得大的程序能在较小的内存中运行
  • 使得多个程序能在较小的内存中运行(/能容纳下)
  • 使得多个程序并发运行时地址不冲突(/方便、搞笑)
  • 使得内存利用效率高:无碎片,共享方便

虚拟内存管理的实现思路

程序运行时,只把当前必要的很小一部分代码和数据装入内存中,其余代码和数据需要时再装入,不再运行的代码和数据及时从内存删除。

实际内存很容易就能满足上述的内存需求。

程序运行的局部性

  • 程序在一个有限的时间段哪访问的代码和数据往往集中在有限的地址范围内。
  • 把程序一部分装入内存在较大概率上也足够让其运行一小段时间。

典型虚拟内存管理方式

  • 页式虚拟内存管理
  • 段式虚拟内存管理
  • 段页式虚拟内存管理

页式虚拟内存管理

概念

把进程空间(虚拟)和内存空间划成等大小的小片

  • 小片的典型大小:1K、2K或4K
  • 进程的小片—页
  • 内存的小片—页框

  • 内存以页框为单位分配使用
  • 进程以为单位装入内存
    • 只把程序的部分页装入内存即可运行
    • 页在内存中占用的页框不必相邻
    • 需要新页时,按需从硬盘掉入内存
    • 不再运行的页及时删除,腾出空间

7.3.2 页式和页式地址映射

页式系统中的地址

虚拟地址(VA)可以分解成页号P和页内偏移W

  • 页号(P)

    VA所处页对的编号=VA/页的大小

  • 页内偏移(W)

    VA所处页的偏移=VA%页的大小

例子

VA=2500;页面大小1K(\(10^{12}\))

\[P=\frac {2500}{1024} = 2\\
W=2500\, \% \,1024 =452
\]

P和W的另一种计算方法(计算机中)

已知

页的大小:\(2^n\)单元

P和W计算

页号\(P=VA>>n\)

页内偏移\(W=低n位=VA\, \&\&\,(2^n-1)\)

页面映射表

记录了页框之间的对应关系,也叫页表

页号:登记程序地址的页号

页框号:登记页所在的物理页号

页面其他特性:登记含存取权限在内的其他特性

页表例子:一个进程、4页

页式地址映射

功能

虚拟地址(页式地址)→物理地址

过程【三步】

  1. 从VA分离页号P和页内偏移W

  2. 查页表:以P位索引查页框号P'

  3. 计算物理地址MA

    \(MA=P'\times 页大小 + W\)

页式地址映射的例子

MOVE R1, [2500]

解:

  1. 分离P,W

    \[P=\frac {VA}{页面大小}=\frac{2500}{1024}=2\\
    W=VA\,\%\,页面大小=2500\,\%\,1024=452
    \]

  2. 查找页表

    P=2,P'=7

  3. 计算\(MA=P'\times 页大小 + W\)

    \[MA=7\times1024+452=7620
    \]

7.3.3 快表技术和页面共享技术

快表机制(Cache)

快表的概念

  • 慢表:页表放在内存中
  • 快表:页表放在Cache中

快表的特点

  • 容量小、访问快、成本高

  • 快表是慢表的部分内容的复制

  • 地址映射时优先访问快表

    • 若在快表中找到所需数据,则称为“命中”
    • 没有命中时,则需要访问慢表,同时更新快表
  • 合理的页面调度策略能使快表具有较高命中率

快表机制下地址映射过程

页面的共享

代码共享的例子—文本编辑器占用多少内存

  • 文本编辑器:150KB代码段50KB的数据段
  • 有10进程并发执行该文本编辑器
  • \(占用内存=10\times(150+50)KB=2M\)
  • 如果采用代码段共享,代码段在内存中只有一份真实存储
    • \(占用内存=150+10\times50=650KB\)

页面共享原理

  • 在不同进程的页表中填上相同的页框号,多个进程能访问相同的内存空间,从而实现页面共享
  • 共享页面在内存中只有一份真实存储,节省内存。

【av68676164(p48-p50】虚拟内存管理(1)的更多相关文章

  1. 【av68676164(p51-p53)】虚拟内存管理(2)

    虚拟内存管理(2) 7.3.4 缺页终端 分级存储体系 cache+内存+辅存 页表扩充-带中断位的页表 页号 页框号 中断位I 辅存地址 访问位 修改位 1 1 0 0 0 1 中断位I-标志该页是 ...

  2. 十问 Linux 虚拟内存管理 (glibc) (二)

    版权声明:本文由陈福荣原创文章,转载请注明出处: 文章原文链接:https://www.qcloud.com/community/article/184 来源:腾云阁 https://www.qclo ...

  3. SoC嵌入式软件架构设计II:没有MMU的CPU虚拟内存管理的设计和实现方法

    大多数的程序代码是必要的时,它可以被加载到内存中运行.手术后,可直接丢弃或覆盖其它代码. 我们PC然在同一时间大量的应用,地址空间差点儿能够整个线性地址空间(除了部分留给操作系统或者预留它用).能够觉 ...

  4. SoC嵌入式软件架构设计II:否MMU的CPU虚拟内存管理的设计与实现方法

    大多数的程序代码是必要的时,它可以被加载到内存中运行.手术后,可直接丢弃或覆盖其他代码.我们PC然在同一时间大量的应用,能够整个线性地址空间(除了部分留给操作系统或者预留它用),能够觉得每一个应用程序 ...

  5. windows虚拟内存管理

    内存管理是操作系统非常重要的部分,处理器每一次的升级都会给内存管理方式带来巨大的变化,向早期的8086cpu的分段式管理,到后来的80x86 系列的32位cpu推出的保护模式和段页式管理.在应用程序中 ...

  6. OS之内存管理 --- 虚拟内存管理(二)

    关于虚拟内存管理之前的请看:OS之内存管理 - 虚拟内存管理(一) 帧分配 每个进程对的最小帧数是由操作系统的体系结构决定的,但是最大帧数是由可用物理内存的数量决定的.所以在这之间,对于进程的帧的分配 ...

  7. linux内核内存分配(三、虚拟内存管理)

    在分析虚拟内存管理前要先看下linux内核内存的具体分配我開始就是困在这个地方.对内核内存的分类不是非常清晰.我摘录当中的一段: 内核内存地址 ============================ ...

  8. Linux的虚拟内存管理-如何分配和释放内存,以提高服务器在高并发情况下的性能,从而降低了系统的负载

    Linux的虚拟内存管理有几个关键概念: Linux 虚拟地址空间如何分布?malloc和free是如何分配和释放内存?如何查看堆内内存的碎片情况?既然堆内内存brk和sbrk不能直接释放,为什么不全 ...

  9. Unix系统编程()虚拟内存管理

    在之前学到过进程的内存布局中忽略了一个事实:这一布局存在于虚拟文件中. 因为对虚拟内存的理解将有助于后续对fork系统调用.共享内存和映射文件之类的主题阐述,这里还要学习一下有关虚拟内存的详细内容. ...

随机推荐

  1. drf源码剖析系列(系列目录)

    drf源码剖析系列(系列目录) 01 drf源码剖析之restful规范 02 drf源码剖析之快速了解drf 03 drf源码剖析之视图 04 drf源码剖析之版本 05 drf源码剖析之认证 06 ...

  2. Python之爬虫(十四) Scrapy框架的架构和原理

    这一篇文章主要是为了对scrapy框架的工作流程以及各个组件功能的介绍 Scrapy目前已经可以很好的在python3上运行Scrapy使用了Twisted作为框架,Twisted有些特殊的地方是它是 ...

  3. python 面向对象专题(一):面向对象初识、面向对象结构、类、self、实例化对象

    https://www.cnblogs.com/liubing8/p/11301344.html 目录 Python面向对象01 /面向对象初识.面向对象结构.类.self.实例化对象 1. 面向对象 ...

  4. 自动生成和安装requirements.txt依赖

    在查看别人的Python项目时,经常会看到一个requirements.txt文件,里面记录了当前程序的所有依赖包及其精确版本号.这个文件有点类似与Rails的Gemfile.其作用是用来在另一台PC ...

  5. OSCP Learning Notes - Enumeration(2)

    HTTP Enumeration Target Host IP: 10.0.0.20 Brute Forcing using DirBuster 1. Start the dirbuster and ...

  6. python 复制以及更改列表操作

    题目:设置一个老用户列表和一个新用户列表,检查老用户列表中是否与新注册的用户名字有重复(不区分大小写),老用户列表不能被破坏 usernames = ['admin','Tom','john','ja ...

  7. 【JVM之内存与垃圾回收篇】对象实例化内存布局与访问定位

    对象实例化内存布局与访问定位 从各自具体的内存分配上来讲 new 的对象放在堆中 对象所属的类型信息是放在方法区的 方法当中的局部变量放在栈空间 这 new 的对象怎么把三块粘合到一起 就是这章的内容 ...

  8. 深入探究JVM之内存结构及字符串常量池

    前言 Java作为一种平台无关性的语言,其主要依靠于Java虚拟机--JVM,我们写好的代码会被编译成class文件,再由JVM进行加载.解析.执行,而JVM有统一的规范,所以我们不需要像C++那样需 ...

  9. Git报错问题集锦

    git merge合并时遇上refusing to merge unrelated histories的解决方案 如果git merge合并的时候出现refusing to merge unrelat ...

  10. Python 简明教程 --- 26,Python 多进程编程

    微信公众号:码农充电站pro 个人主页:https://codeshellme.github.io 学编程最有效的方法是动手敲代码. 目录 1,什么是多进程 我们所写的Python 代码就是一个程序, ...