非连续内存存储分配的延续→一部分数据放到外存里去→让内存空间更大,两个做法：覆盖与交换
需求背景
- 增长迅速的存储需求，电脑游戏，程序增长规模 》》存储器容量的增长速度
- 理想存储器：容量更大 速度更快 价格更便宜
- 现实存储器：分层结构。
- 操作系统 存储抽象 地址空间 作映射关系
- 内存不够用（多道程序 并发）
- 覆盖overlay：应用程序手动把需要的指令和数据保存在内存中
- 交换swapping：os自动把暂时不能执行的程序保存到外存
- 虚拟存储：页为单位自动装入更多更大的程序
覆盖技术
目标： 小内存 大程序
）非os可做的工作 需要程序员参与 程序内部间。 方法： 依据程序逻辑结构，将程序划分为若干功能相对独立的模块，将没有调用关系的模块分成一组，共享一块内存区域。必要部分-常驻内存+可选部分-需要时装入内存。 不存在调用关系的模块可相互覆盖，共用同一块内存区域
尺寸接近且没有调用关系放在一起。复杂。。dos: turbo pascal 开发难度，划分模块+确定覆盖关系；执行时间增加，从外存装入覆盖模块，时间换空间。
交换技术
目标： 增加正在运行或需要运行的程序的内存
多个程序 以进程为单位。 os可以做 将暂时不能运行的程序放到外存。 换入换出的基本单位 ：整个进程的地址空间 换出swap out:把一个进程的整个地址空间保存到外存 换入swap in :将外存中某进程的地址空间读入到内存
问题
- 时机：何时需要交换？
- 当内存空间不够或有不够的可能是，把另外一些暂停执行在内存地址里的换到外存。
- 交换区大小
- 存放所有用户进程所有内存映像的拷贝
- 程序换入时的重定位：换出再换入 要放到原处吗？
- 采用动态地址映射方法。
局部性原理
程序访问特征，在执行过程中的一个较短时期，所执行的指令地址（指令）和指令的操作数（数据）地址，分别局限于一定区域。
- 时间局部性
- 空间局部性
- 分支局部性（循环）
虚拟存储技术目标： 虚拟存储=物理内存+磁盘 ^ac3779 映射到物理内存或磁盘
- 哪些东西放进来？只把部分程序放到内存中，从而运行比物理内存大的程序
- 由os自动完成，无需程序员干涉
- 哪些东西放出去？实现进程再内存与外存空间交换，从而获得更多空闲内存空间
- 在内存和外存之间只交换进程的部分内容
意义？从理论上来说，虚拟存储技术是能够实现的，而且可以取得满意的效果
虚拟存储概念
思路：将不常用的部分内存块放到外存中 原理：
- 装载程序时，只将当前指令执行需要的部分 页面或段装入内存
- 指令执行中需要的指令或数据不在内存中（缺页），处理器（硬件）通知操作系统将相应的页面或段调入内存
- 需要监控在内存里的页的情况，os将内存中暂时不用的页面或段保存到外存中。置换算法 实现方法：
- 虚拟页式存储
- 虚拟段式存储。
^ac3779的基本特征 改进了覆盖和交换
- 不连续性
- 物理内存分配非连续
- 虚拟地址空间使用非连续？
- 大用户空间
- 提供给用户的虚拟空间可大于实际的物理内存
- 部分交换
- 虚拟存储只对部分虚拟地址空间进行调入和调出
需要的支持技术
- 硬件：
- 地址转换
- os:
- 换入换出，异常，监控，页面的使用情况。
虚拟页式存储
交换单位设置为页。 在页式存储管理基础上，增加请求调页和页面置换
- 思路：- 当用户程序要装载到内存运行时，只装入部分页面，就启动程序运行 - 进程在运行中发现有需要的代码或数据不在内存时，则向系统发出缺页异常请求 - os处理缺页异常，将外存中相应的页面调入内存，使得进程能继续运行。 地址转换+页表项的修改 页表项有一项 v,代表是不是在内存里。加上标志位数
- 驻留位：表示该页是否在内存，1 0
- 修改位：若想替换它，需要先写入外存
- 访问位：用于页面置换算法。统计 是否被经常访问
- 保护位：r w x
缺页异常 缺页中断
不在物理内存当中。 处理流程：
虚拟页式存储中的外存管理
在何处保存未被映射的页？ 交换空间（磁盘或文件） 外存选择 代码段：可执行二进制文件 动态加载的共享库程序段：动态调用的库文件 其他段：数据 堆栈 交换空间。
性能评价
effective memory access time eat=访存时间（1-p）+缺页异常处理时间*缺页率p
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