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      類型分類:
      科普知識
      數(shù)據(jù)分類:
      存儲器

      虛擬存儲器的都有哪些種類?

      發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:59

          所謂虛擬存儲器(Virtual Memory),就是采用一定的方法將一定的外存容量模擬成內(nèi)存,同時對程序進出內(nèi)存的方式進行管理,從而得到一個比實際內(nèi)存容量大得多的內(nèi)存空間,使得程序的運行不受內(nèi)存大小的限制。虛擬存儲區(qū)的容量與物理主存大小無關,而受限于計算機的地址結構和可用磁盤容量。
          一、頁式虛擬存儲器
          在頁式虛擬存儲系統(tǒng)中,將程序按統(tǒng)一的大小劃分成多個頁,同時也將虛擬存儲器劃分為同樣大小的頁,其中虛擬空間的頁稱為虛頁(邏輯頁),而主存空間的頁稱為實頁(物理頁),并對這些頁按地址從低到高的順序編號。
          在編程時,程序的虛地址由高位字段的虛頁號和低位字段的頁內(nèi)地址兩部分組成,虛頁號標識頁。虛地址到實地址之間的變換是由頁表來實現(xiàn)的。頁表是一張存放在主存中的虛頁號和實頁號的對照表,記錄著程序的虛頁調(diào)入主存時被安排在主存中的位置。若計算機采用多道程序工作方式,則可為每個用戶作業(yè)建立一個頁表,硬件中設置一個頁表基址寄存器,存放當前所運行程序的頁表的起始地址。
          頁表中的每一行記錄了與某個虛頁對應的若干信息,包括虛頁號、裝入位和實頁號等。頁表基址寄存器和虛頁號拼接成頁表索引地址。根據(jù)這個索引地址可讀到一個頁表信息字,然后檢測頁表信息字中裝入位的狀態(tài)。若裝入位為1,表示該頁面已在主存中,將對應的實頁號與虛地址中的頁內(nèi)地址相拼接就得到了完整的實地址;若裝入位為0,表示該頁面不在主存中,于是要啟動I/O系統(tǒng),把該頁從輔存中調(diào)入主存后再供CPU使用,若主存已滿,還需要使用替換算法替換頁。如圖所示給出了頁式虛擬存儲器的虛-實地址的變換過程。
          頁式虛擬存儲器雖然能實現(xiàn)虛擬存儲,但它還存在一些不足。
          (1)由于采用定長的頁,雖然建立頁表方便,頁的調(diào)入也容易實現(xiàn)。但由于程序不可能正好是頁面的整倍數(shù),那么后一頁的零頭將無法利用而造成空間浪費。
          (2)由于頁不是邏輯上獨立的實體,這給程序的處理、保護和共享等帶來了麻煩。
          二、段式虛擬存儲器
          在段式虛擬存儲器系統(tǒng)中,將程序按其邏輯結構劃分為段,各個段的長度因程序而異。段式虛擬存儲器借助于段表來實現(xiàn)虛地址與實地址的轉換。段表中每一行記錄了某個段對應的若干信息,包括段號、裝入位、段起點和段長等。裝入位為1,表示該段已調(diào)入主存;裝入位為0,則表示該段不在主存中。段表其實本身也是一個段,可以存放在輔存中,但一般存放在主存中。
          在段式虛擬存儲器系統(tǒng)中,虛地址由段號和段內(nèi)地址兩部分組成,如圖3-18所示給出了段式虛擬存儲器的虛-實地址的變換過程。
          由于段式虛擬存儲器的段具有邏輯獨立性,因此它易于程序的處理、保護和共享等操作,但是,因為段的長度參差不齊,給主存空間分配帶來了麻煩,同時很可能也會帶來一定的空間浪費。
          三、段頁式虛擬存儲器
          段頁式虛擬存儲器是對段式、頁式虛擬存儲器的綜合,它先將程序按其邏輯結構分段,再將每段劃分為若干大小相等的頁,同時將主存空間劃分為同樣大小的塊。
          因為段頁式存儲管理對邏輯地址進行了兩次劃分,次將邏輯地址劃分為若干段,第二次將每個段劃分為若干頁。因此,要對內(nèi)存正常尋址,不僅要知道將要訪問的地址屬于哪個段,也要知道該地址屬于該段的哪個頁。邏輯頁與物理塊一一對應,所以需要頁表來記錄各頁對應的塊號,且因為每個段都分成了很多頁,所以每個段都需要一個頁表。同時,作業(yè)分成了很多段,為了統(tǒng)一管理,系統(tǒng)需要知道每個段的分頁情況,所以又要設置一個段表來記錄每個段所對應的頁表。
          作業(yè)將要執(zhí)行其中的某個語句時,根據(jù)其地址計算出段號、頁號和頁內(nèi)地址。首先根據(jù)段號查找段表,得到該段的頁表的起始地址,然后查找頁表,得到該頁對應的塊號,后根據(jù)塊的大小和頁內(nèi)地址計算出該語句的內(nèi)存地址。

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