第六章：虚拟存储器\n\n### 一、虚拟存储器的基本概念\n\n虚拟存储器是指具有请求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器系统。其逻辑容量由内存大小和外存容量之和决定，运行速度接近于内存，而成本接近于外存。\n\n核心思想是：程序在运行时，不必将所有代码和数据都装入内存，只需装入当前运行所必需的部分。操作系统通过软件和硬件协作，动态地将程序运行所需的部分调入内存，若内存已满则通过置换算法将暂时不用的部分调出到外存。\n\n### 二、虚拟存储器的实现基础\n\n实现虚拟存储器需要建立在离散分配的内存管理方式之上，主要有三种实现方式：\n\n1. 请求分页系统：在基本分页系统上增加了请求调页和页面置换功能。\n2. 请求分段系统：在基本分段系统上增加了请求调段和段置换功能。\n3. 请求段页式系统：结合分页和分段的优点，但实现情况较少。\n\n其中，请求分页系统是重点，主要涉及以下硬件支持：\n- 页表机制：增加状态位、访问字段、修改位、外存地址等字段来支持请求调页和置换。\n- 缺页中断机构：当所访问的页不在内存时，触发缺页中断，由操作系统进行调页处理。\n- 地址变换机构：在传统分页的基础上增加了缺页检测和调页后的重执行机制。\n\n### 三、请求分页中的关键策略\n\n#### 1. 调入策略\n- 预调入：在程序运行前一次性调入多个相邻页，可以减少缺页次数，但容易造成浪费。\n- 请求调入：在缺页时立即调入所需页，默认使用此方式。\n\n#### 2. 页框分配策略（相对内存分配）\n每进程分配多少页框影响着缺页率与系统性能。常见策略有：\n- 固定分配：进程运行过程中不再改变分配的页框数。\n- 可变分配：根据缺页率动态调整页框数，全局空页框池或工作集法属于此类。\n\n> 调节机制有以下搭配：固定分配+局部置换、可变分配+全局置换、可变分配+局部置换，后者最为灵活，体现优化动态性。\n\n#### 3. 置换时机与波动现象\n当进程产生较多缺页时，若程序集中请求部分并不位于内存的集合内，且调整刚刚换出后可再次需要，新状态可能导致抖动（thrashing）。为保证性能应预留足够的内存弹性，采用了软限区与动态伸缩控制算法来平衡内存供给。\n\n### 四、经典页面置换算法\n\n在产生缺页时需要在外存选择页框替换。每个称为最优(OPT)、精选/数学上的数学模型在这里验证和实践主在离散操作系统页位置模型方面的定制品.\n \n常见算法包括：\n1. 最佳置换算法（OPT）：理想时如何翻出的总最小不可能实体模拟。算法将未来最长时间不用的页先淘汰。可获得最低缺页率基准度但是为否定的真实实现参数未知所以在实际操作中针对没有测量理想典型演示选择。\n2. 先进先出算法（FIFO）：实行简朴地互换原基于进入次序滞留用户持有的界面启发删除次序删除先后调进的页面并必然劣作用于测试较大样例造成的磁盘冲刷直接出现Belady异常增加总不满意度。使用现代可用但在强化条件下因最优先进来的程序反而是最受勤老更适用扩展衍生形式的缓冲修剪基础上操作具有演示多形态指针外协版已有组合代名称\