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虛擬存儲器有哪三個特徵

發布時間: 2023-05-13 19:55:33

❶ 虛擬存儲器有哪些特徵其中最本質的特徵是什麼

虛擬存儲器有離散性,多次性,對換性和虛擬性這四個主要特徵:

1、離散性,是指內存分配時採用離散分配的方式。若採用連續分配方式,需要將作業裝入到連續的內存區域,這樣需要連續地一次性申請一部分內存空間,無法實現虛擬存儲功能,只有採用離散分配方式,才能為它申請內存空間,以避免浪費內存空間。

2、 多次性,多次性是指一個作業被分成多次調入內存運行。作業在運行時,只將當前運行的那部分程序和數據裝入內存,以後再陸續從外存將需要的部分調入內存。

3、 對換性,對換性是指允許在作業運行過程中換進換出。允許將暫時不用的程序和數據從內存調至外存的對換區,以後需要時再從外存調入到內存。

4、 虛擬性,虛擬性是指能夠從邏輯上擴充內存容量,使用戶所看到的內存容量遠大於實際的內存容量。

(1)虛擬存儲器有哪三個特徵擴展閱讀:

虛擬存儲器是計算機系統內存管理的一種技術。它使得應用程序認為它擁有連續的可用的內存(一個連續完整的地址空間),而實際上,它通常是被分隔成多個物理內存碎片,還有部分暫時存儲在外部磁碟存儲器上,在需要時進行數據交換。

虛擬存儲器是由硬體和操作系統自動實現存儲信息調度和管理的。它的工作過程包括6個步驟:

①中央處理器訪問主存的邏輯地址分解成組號a和組內地址b,並對組號a進行地址變換,即將邏輯組號a作為索引,查地址變換表,以確定該組信息是否存放在主存內。

②如該組號已在主存內,則轉而執行④;如果該組號不在主存內,則檢查主存中是否有空閑區,如果沒有,便將某個暫時不用的組調出送往輔存,以便將這組信息調入主存。

③從輔存讀出所要的組,並送到主存空閑區,然後將那個空閑的物理組號a和邏輯組號a登錄在地址變換表中。

④從地址變換表讀出與邏輯組號a對應的物理組號a。

⑤從物理組號a和組內位元組地址b得到物理地址。

⑥根據物理地址從主存中存取必要的信息。

❷ 虛擬儲存器有哪些基本特徵

虛擬存儲器的特徵隱沖可以概括為以下四點。離散性:裝入虛擬存儲器的進程都是離散存放的,這是虛擬存儲器的基礎。多次性:一個作業被分成多次調入內存運行記載作業運行時沒必要將其他裝入,只需將當前要運行的那部分程序和數據裝入內存,以後每當運行到上位,調入那部分程序實在將他調入。對換性:允許在作業的運行過程中進行換進,換出在進程運行期間允許將那些暫不使用的程序和數據從內存調置外存的兌換區。待以後需要時再將他們從外存掉至內存。虛擬性:只能夠從邏輯上擴充內存容量,虛擬出一個較大的邏輯空間,使用戶所看到的內存容量遠大於實際內存容量。
虛擬存儲器是計算機系統內存管理的一種技術。它使得應用程序認為它擁有連續的可用的賀碼內存(一個連續完整的地址空間),而實際上,它通常是被分隔成多個物理內存碎片,還有部分暫時存儲在外禪攜哪部磁碟存儲器上,在需要時進行數據交換。

❸ 虛擬存儲器有哪些特徵其中最本質的特徵是什麼

可參考下:

a. 虛擬存儲器具有離散性,多次性,對換性和虛擬性的特徵;
b. 其中最本質的特徵是離散性,在此基礎上又形成了多次性和對換性,所表現出來的最重要的特徵是
---虛擬性.
c. 對於為實現請求分頁存儲管理方式的系統,除了需要一台具有一定容量的內存及外存的計算機外,還需要有頁表機制,缺頁中斷機構以及地址變換機構;
d . 對於為實現請求分段存儲管理方式的系統,除了需要一台具有一定容量的內存及外存的計算機外,還需要有段表機制,缺段中斷機構以及地址變換機構;

❹ 虛擬存儲器最顯著的特點就是實現主存和輔存之間的動態調度。動態調度指的是

在CPU和主存之間增加一級速度快、但容量較小且每位價格較高的高速緩沖存儲Cache)。藉助於輔助軟硬體,它與主存構成一個有機的整體,以彌補主存速度的不足。這個層次的工作主要由硬體實現。「主存-輔存」層次的目的是為了彌補主存容量的不足。它是在主存外面增加一個容量更大、每位價格更低、但速度更慢的存儲器(稱為輔存,一般是硬碟)。它們依靠輔助軟硬體的作用,構成一個整體。「主存-輔存」層次常被用來實現虛擬存儲器,向編程人員提供大量的程序空間。「Cache-主存」「主存-輔存」目的為了彌補主存速度的不足為了彌補主存容量的不足存儲管理實現全部由專用硬體實現主要由軟體實現訪問速度的比值(第一級比第二級)大小幾比一幾百比一典型的塊(頁)幾十個位元組幾百到幾千個位元組CPU對第二級的訪問方式可直接訪問均通過第一級失效時CPU是否切換不切換切換到其它進程

❺ 虛擬存儲器的特徵不包括

對立性。虛擬存儲器在具有層次結構存儲器的計算機系統中,自動實現部分裝入和部分替旁賀換功能尺余。運困派沒有對立性特徵。虛擬存儲器能從邏輯上為用戶提供一個比物理貯存容量大得多,可定址的「主存儲器」。

❻ 計算機操作系統虛擬存儲器的技術優點是什麼

虛擬內存是計算機系統內存管理的一種技術。它的優點是使得應用程序認為它擁有連續的可用的內存(一個連續完整的地址空間)。而實際上,它通常是被分隔成多個物理內存碎片,還有部分暫時存儲在外部磁碟存儲器上,在需要時進行數據交換。
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❼ 操作系統(三)內存管理 3.2 虛擬內存管理

傳統存儲管理很多暫時用不到的數據也會長期佔用內存,導致內存利用率不高,他們具有以下兩個特徵

高速緩沖技術的思想:將近期會頻繁訪問到的數據放到更高速的存儲器中,暫時用不到的數據放在更低速存儲器中。快表機構就是將近期常訪問的頁表項副本放到更高速的聯想寄存器中,其依賴的就是局部性原理

時間局部性:如果執行了程序中的某條指令,那麼不久後這條指令很有可能再次執行;如果某個數據被訪問過,不久之後該數據很可能再次被訪問。(因為程序中存在大量的循環)

空間局部性:一旦程序訪問了某個存儲單元,在不久之後,其附近的存儲單元也很有可能被訪問。(因為很多數據在內存中都是連續存放的,並且程序的指令也是順序地在內存中存放的)

基於局部性原理,在程序裝入時,可以將程序中很快會用到的部分裝入內存,暫時用不到的部分留在外存,就可以讓程序開始執行。在程序執行過程中,當所訪問的信息不在內存時,由操作系統負責將所需信息從外存調入內存,然後繼續執行程序。若內存空間不夠,由操作系統負責將內存中暫時用不到的信息換出到外存。在操作系統的管理下,在用戶看來似乎有一個比實際內存大得多的內存,這就是 虛擬內存 。虛擬內存是操作系統虛擬性的一個體現,實際的物理內存大小沒有變,只是在邏輯上進行了擴充。

虛擬內存有以下三個主要特徵:

虛擬內存技術,允許一個作業分多次調入內存。如果採用連續分配方式,會不方便實現。因此,虛擬內存的實現需要建立在離散分配的內存管理方式基礎上。

虛擬內存的實現有以下三種方式

在程序執行過程中,當所訪問的信息不在內存時,由操作系統負責將所需信息從外存調入內存,然後繼續執行程序。 [1] 若內存空間不夠,由操作系統負責將內存中暫時用不到的信息換出到外存。 [2]

請求分頁系統建立在基本分頁系統之上,為了支持虛擬存儲器功能而增加了請求調頁和頁面置換功能

與基本分頁管理相比,請求分頁管理中,為了實現「請求調頁」,操作系統需要知道每個頁面是否已經調入內存;如果還沒調入,那麼也需要知道該頁面在外存中存放的位置。當內存空間不夠時,要實現「頁面置換」,操作系統需要通過某些指標來決定到底換出哪個頁面;有的頁面沒有被修改過,就不用再浪費時間寫回外存。有的頁面修改過,就需要將外存中的舊數據覆蓋,因此,操作系統也需要記錄各個頁面是否被修改的信息。因此,請求頁表項增加了四個欄位

在請求分頁系統中,每當要訪問的頁面不在內存時,便產生一個缺頁中斷,然後由操作系統的缺頁中斷處理程序處理中斷。此時缺頁的進程阻塞,放入阻塞隊列,調頁完成後再將其喚醒,放回就緒隊列。如果內存中有空閑塊,則為進程分配一個空閑塊,將所缺頁面裝入該塊,並修改頁表中相應的頁表項。

找到對應頁表項後,若對應頁面未調入內存,則產生缺頁中斷,之後由操作系統的缺頁中斷處理程序進行處理

快表中有的頁面一定是在內存中的。若某個頁面被換出外存,則快表中的相應表項也要刪除,否則可能訪問錯誤的頁面

頁面的換入、換出需要磁碟I/O,會有較大的開銷,因此好的頁面置換演算法應該追求更少的缺頁率

最佳置換演算法(OPT,Optimal):每次選擇淘汰的頁面將是以後永不使用,或者在最長時間內不再被訪問的頁面,這樣可以保證最低的缺頁率。

最佳置換演算法可以保證最低的缺頁率,但實際上,只有在進程執行的過程中才能知道接下來會訪問到的是哪個頁面。操作系統無法提前預判頁面訪問序列。因此,最佳置換演算法是無法實現的。

先進先出置換演算法(FIFO):每次選擇淘汰的頁面是最早進入內存的頁面。把調入內存的頁面根據調入的先後順序排成一個隊列,需要換出頁面時選擇隊頭頁面即可。隊列的最大長度取決於系統為進程分配了多少個內存塊。

只有FIFO演算法會產生Belady異常 [3] 。另外,FIFO演算法雖然實現簡單,但是該演算法與進程實際運行時的規律不適應,因為先進入的頁面也有可能最經常被訪問。因此,演算法性能差

最近最久未使用置換演算法(LRU,least recently used):每次淘汰的頁面是最近最久未使用的頁面。賦予每個頁面對應的頁表項中,用訪問欄位記錄該頁面自上次被訪問以來所經歷的時間t。當需要淘汰一個頁面時,選擇現有頁面中t值最大的,即最近最久未使用的頁面。

該演算法的實現需要專門的硬體支持,雖然演算法性能好,但是實現困難,開銷大

時鍾置換演算法是一種性能和開銷較均衡的演算法,又稱CLOCK演算法,或最近未用演算法(NRU,NotRecently Used)簡單的CLOCK演算法實現方法:為每個頁面設置一個訪問位,再將內存中的頁面都通過鏈接指針鏈接成一個循環隊列。當某頁被訪問時,其訪問位置為1。當需要淘汰一個頁面時,只需檢查頁的訪問位。如果是0,就選擇該頁換出;如果是1,則將它置為0,暫不換出,繼續檢查下一個頁面,若第一輪掃描中所有頁面都是1,則將這些頁面的訪問位依次置為0後,再進行第二輪掃描(第二輪掃描中一定會有訪問位為0的頁面,因此簡單的CLOCK演算法選擇一個淘汰頁面最多會經過兩輪掃描)

改進型的時鍾置換演算法:

簡單的時鍾置換演算法僅考慮到一個頁面最近是否被訪問過。事實上,如果被淘汰的頁面沒有被修改過,就不需要執行I/O操作寫回外存。只有被淘汰的頁面被修改過時,才需要寫回外存。因此,除了考慮一個頁面最近有沒有被訪問過之外,操作系統還應考慮頁面有沒有被修改過。在其他條件都相同時,應優先淘汰沒有修改過的頁面,避免I/O操作。這就是改進型的時鍾置換演算法的思想。修改位=0,表示頁面沒有被修改過;修改位=1,表示頁面被修改過。為方便討論,用(訪問位,修改位)的形式表示各頁面狀態。如(1,1)表示一個頁面近期被訪問過,且被修改過。

演算法規則:將所有可能被置換的頁面排成一個循環隊列

由於第二輪已將所有幀的訪問位設為0,因此經過第三輪、第四輪掃描一定會有一個幀被選中,因此改進型CLOCK置換演算法選擇一個淘汰頁面最多會進行四輪掃描

對於分頁式的虛擬內存,在進程准備執行時,不需要也不可能把-一個進程的所有頁都讀入主存。因此,操作系統必須決定讀取多少頁,即決定給特定的進程分配幾個頁框。

分配方式有

置換方式有

根據以上,現代操作系統通常採用三種策略:

預調頁策略:根據局部性原理,一次調入若干個相鄰的頁面可能比一次調入一個頁面更高效。但如果提前調入的頁面中大多數都沒被訪問過,則又是低效的。因此可以預測不久之後可能訪問到的頁面,將它們預先調入內存,但目前預測成功率只有50%左右。故這種策略 主要用於進程的首次調入 ,由程序員指出應該先調入哪些部分。

請求調頁策略:進程 在運行期間發現缺頁時才將所缺頁面調入內存 。由這種策略調入的頁面一定會被訪問到,但由於每次只能調入一頁,而每次調頁都要磁碟l/O操作,因此I/O開銷較大。

請求分頁系統中的外存分為兩部分:用於存放文件的文件區和用於存放對換頁面的對換區。對換區通常採用連續分配方式,而文件區採用離散分配方式,因此對換區的磁碟I/O速度比文件去的更快

剛剛換出的頁面馬上又要換入內存,剛剛換入的頁面馬上又要換出外存,這種頻繁的頁面調度行為稱為抖動,或顛簸。產生抖動的主要原因是進程頻繁訪問的頁面數目高於可用的物理塊數(分配給進程的物理塊不夠)

工作集:指在某段時間間隔里,進程實際訪問頁面的集合。

操作系統會根據「窗口尺寸」來算出工作集。

工作集大小可能小於窗口尺寸,實際應用中,操作系統可以統計進程的工作集大小,根據工作集大小給進程分配若干內存塊。 [4]
一般來說,駐留集大小不能小於工作集大小,否則進程運行過程中將頻繁缺頁。

❽ 虛擬存儲器的基本原理是什麼其容量主要受到什麼限制

虛擬存儲器的基本特徵是:
①虛擬擴充,即不是物理上而是邏輯上擴充了內存容量;
②部分裝入,即每個作業不是全部一次性地裝入內存,而是只裝入一部分;
③離散分配,即不必佔用連續的內存空間,而是"見縫插針";
④多次對換,即所需的全部程序和數據要分成多次調入內存.
虛擬存儲器的容量主要受到指令中表示地址的字長和外存的容量的限制.

❾ 虛擬存儲器基於什麼原理

虛擬存儲器的概念

為解決內存小而作業大、作業多的矛盾, 以及執行過程中只是把當前運行需要的那部分程序和數據裝入內存。 所以,操作系統把各級存儲器統一管理起來。就是說, 應該把一個程序當前正在使用的部分放在內存, 而其餘部分放在磁碟上,就啟動執行它。操作系統根據程序執行時的要求和內存的實際使用情況, 隨機地對每個程序進行換入/換出。

這樣, 就給用戶提供一個比正式的內存空間大的多的地址空間, 這就是虛擬存儲器。所謂虛擬存儲器是用戶能作為可編址內存對待的存儲空間, 在這種計算機系統中虛地址被映射成實地址。簡單地說,虛擬存儲器:是由操作系統提供的一個假想的特大存儲器。就是說, 虛擬存儲器並不是實際的內存,它的大小比內存空間大的多; 用戶感覺所能使用的「內存」非常大, 但這是操作系統對物理內存的擴充。

它的物質基礎是:二級存儲器結構、和動態地址轉換(DAT)。

機構虛擬存儲器的基本特徵:

虛擬擴充。 虛擬存儲器不是物理上擴充內存空間, 而是邏輯上擴充了內存容量。
部分裝入。 每個作業不是全部一次的裝入內存, 而是分成若幹部分。
離散分配。 一個作業分成多個部分,沒有全部裝入內存。 即使裝入內存的那些部分也不必佔用連續的內存空間, 而是「見縫插針」。
多次對換。 在一個進程運行期間, 它所需的全部程序和數就要分成多次調入內存。
注意: 虛擬存儲器的容量雖然提供了特大的地址空間, 用戶在編程時一般不應考慮可用空間有多大。 但是, 虛擬存儲器的容量不是無限大的。 它主要受兩方面的限制:(1)機器指令中表示地址的二進制數是有限的;(2)外存的容量也是有限的。

更多:
http://www.fjtu.com.cn/fjnu/courseware/0333/course/_source/web/lesson/char2/j4.htm

❿ 虛擬存儲器有哪些基本特徵

虛擬存儲器的基本特徵有離散性、多次性、對換性和虛擬性。

離散性是其最基本的特徵,在離散性的基礎上又形成了多次性和對換性兩個特徵,而虛擬存儲器能表沖拍現的最重要特徵是虛擬性。系統如果想要實現請求分頁存儲管理,除了要求計算機具備一定內存和外存外,還要求計算機具備頁表機制、缺頁中斷機構以及地址交換機構。如果系統想要實現請求分段存儲管理,計算機除要有一定容量的內存和外存外,還要有段表機制,缺段中斷機構以和地址變換機構。

內存在計算機中的作用很大,電腦中所有運行的程序都需要經過內存來執行跡判並,如果執行的程序很大或很多,就會導致內存消耗殆盡。為了解決這個問題,Windows中運用了虛擬內存技術,即拿出一部分硬碟空間來充當內存使用,當內存佔用完時,電腦就會自動調用硬碟來充當內存,以緩解內存的緊張。

什麼是虛擬存儲器:

虛擬存儲器(Virtual Memory):在具有層次結構存儲器的計算機系統中,自動實現部分裝入和部分替換功能,能從邏輯上為用戶提供一個比物理貯存容量大得多,可定址的「主存儲器」。虛擬存儲區的容量與物理主存大小無關,而受限於計算機的地址結構姿跡和可用磁碟容量。根據所用的存儲器映像演算法,虛擬存儲器管理方式主要有段式、頁式、和段頁式三種。