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虛擬存儲器的實現原理

發布時間: 2022-08-08 08:56:45

A. 虛擬存儲器技術主要用於解決什麼問題簡述虛擬存儲器的基本工作原理。

虛擬存儲器技術主要解決電腦內存不夠的問題,電腦中所運行的程序均需經由內存執行,若執行的程序佔用內存很大或很多,則會導致內存消耗殆盡。

為解決該問題,Windows中運用了虛擬內存技術,即勻出一部分硬碟空間來充當內存使用。當內存耗盡時,電腦就會自動調用硬碟來充當內存,以緩解內存的緊張。若計算機運行程序或操作所需的隨機存儲器(RAM)不足時,則 Windows 會用虛擬存儲器進行補償。

工作原理

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。


(1)虛擬存儲器的實現原理擴展閱讀:

相關概念

1、實地址與虛地址

用戶編製程序時使用的地址稱為虛地址或邏輯地址,其對應的存儲空間稱為虛存空間或邏輯地址空間;而計算機物理內存的訪問地址則稱為實地址或物理地址,其對應的存儲空間稱為物理存儲空間或主存空間。程序進行虛地址到實地址轉換的過程稱為程序的再定位。

2、虛擬內存的訪問過程

虛存空間的用戶程序按照虛地址編程並存放在輔存中。程序運行時,由地址變換機構依據當時分配給該程序的實地址空間把程序的一部分調入實存。

每次訪存時,首先判斷該虛地址所對應的部分是否在實存中:如果是,則進行地址轉換並用實地址訪問主存;否則,按照某種演算法將輔存中的部分程序調度進內存,再按同樣的方法訪問主存。

3、異構體系

從虛存的概念可以看出,主存-輔存的訪問機制與cache-主存的訪問機制是類似的。這是由cache存儲器、主存和輔存構成的三級存儲體系中的兩個層次。cache和主存之間以及主存和輔存之間分別有輔助硬體和輔助軟硬體負責地址變換與管理,以便各級存儲器能夠組成有機的三級存儲體系。

B. 簡述虛擬儲存器的作用原理實現思想

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。

C. 虛擬存儲技術的指導思想是以時間換取空間對嗎

1、虛擬存儲管理概念
一個計算機任務只需要部分裝入主存便可以啟動運行,其餘部分留在磁碟上,在需要的時候裝入主存,這樣可以提高主存空間的利用率。這樣該系統所具有的主存容量會比實際主存容量大很多,這樣的存儲器稱為虛擬存儲器。
2、程序局部性原理
程序在執行時會呈現局部性規律,即在一段時間內,程序的執行僅局限於某個部分,相應所訪問的空間也局限於某個區域內。程序的局限性表現在時間、空間兩個方面。
2.1 時間局限性
指程序中的某個指令一旦執行,則在不久的將來可能會被再次執行;如果某個存儲單元被訪問,則不久後該存儲單元可能會被再次訪問。產生時間局限性的原因是程序中存在大量的循環處理。
2.2 空間局限性
指一旦程序訪問了某個存儲單元,在不久的將來,它附件的存儲單元也有可能被訪問。典型原因是程序是順序執行的。
3、虛擬存儲器的實現原理
虛擬存儲器具有請求調入功能和置換功能,能僅把作業的一部分裝入主存便運行作業系統,能從邏輯上對主存容量進行擴充的一種虛擬存儲系統。其邏輯容量由主存和外存容量之和以及CPU可定址的范圍決定,運行速度接近主存速度。應用十分廣泛。
3.1 虛擬存儲器實現方式
1、請求分頁系統
在分頁系統的基礎上增加了請求調頁功能和頁面裝置功能所形成的頁式虛擬存儲系統。置換時以頁面為單位。
2、請求分段系統
在分段系統的基礎上增加了請求調段和分段置換功能所形成的段式虛擬存儲系統。置換時以段為單位。
3、請求分頁管理
請求分頁是在純分頁系統的基礎上增加了請求調頁功能、頁面置換功能所形成的頁式虛擬存儲系統。是目前最常用的一種虛擬存儲器的方式。
請求分頁的頁表機制是在純分頁的頁表機制上形成的,因為只將應用程序的一部分調入主存,還有一部分仍在磁碟上,因此需要在頁表中增加(狀態位、訪問欄位和輔存地址等)供程序(數據)在轉進、轉出時參考。
請求分頁系統中的地址變換機構是在分頁系統的地址變換結構的基礎上增加了某些功能。比如處理缺頁中斷、從主存中轉出一頁實現虛擬存儲。
在請求分頁系統中,每當所要訪問的頁面不在主存時便要產生一個缺頁中斷,請求系統將所缺的頁調入主存,這個是由中斷機構完成的。
3.1 缺頁中斷和一般中斷的區別
1、缺頁中斷是在指令執行期間產生和中斷處理信號;一般中斷是在一條指令執行完。下一條指令執行前檢查和處理中斷信號。
2、發生缺頁中斷返回到被中斷指令的開始重新執行該指令;

D. 計算機中存儲器Cache的基本原理是什麼虛擬內存的工作原理又是什麼

其實網路里也有~
Cache其有三部分:
Cache存儲體:存放由主存調入的指令與數據塊。
地址轉換部件:建立目錄表以實現主存地址到緩存地址的轉換。
替換部件:在緩存已滿時按一定策略進行數據塊替換,並修改地址轉換部件。
虛擬內存:
別稱虛擬存儲器(Virtual
Memory)。電腦中所運行的程序均需經由內存執行,若執行的程序很大或很多,則會導致內存消耗殆盡。為解決該問題,Windows中運用了虛擬內存技術,即勻出一部分硬碟空間來充當內存使用。當內存耗盡時,電腦就會自動調用硬碟來充當內存,以緩解內存的緊張。若計算機缺乏運行程序或操作所需的隨機存儲器
(RAM),則
Windows
會用之進行補償。它將計算機的RAM和硬碟上的臨時空間組合。當RAM運行速率緩慢時,它便將數據從RAM移動到稱為「分頁文件」的空間中。將數據移入與移出分頁文件可釋放RAM,以便完成工作。
一般而言,計算機的RAM越多,程序運行得越快。若計算機的速率由於RAM可用空間匱乏而減緩,則可嘗試借增加虛擬內存來進行補償。但是,計算機從RAM讀取數據的速率要比從硬碟讀取數據的速率快,因而擴增RAM容量(可加內存條)是最佳選擇。
參考:http://ke..com/view/44274.htm
http://ke..com/view/976.htm

E. 虛擬存儲器工作原理

你所謂的虛擬存儲器是不是虛擬內存
虛擬內存是用硬碟空間做內存來彌補計算機RAM空間的缺乏。當實際RAM滿時(實際上,在RAM滿之前),虛擬內存就在硬碟上創建了。當物理內存用完後,虛擬內存管理器選擇最近沒有用過的,低優先順序的內存部分寫到交換文件上。這個過程對應用是隱藏的,應用把虛擬內存和實際內存看作是一樣的。

在Windows2000(XP)目錄下有一個名為pagefile.sys的系統文件(Windows98下為Win386.swp),它的大小經常自己發生變動,小的時候可能只有幾十兆,大的時候則有數百兆,這種毫無規律的變化實在讓很多人摸不著頭腦。其實,pagefile.sys是Windows下的一個虛擬內存,它的作用與物理內存基本相似,但它是作為物理內存的「後備力量」而存在的,也就是說,只有在物理內存已經不夠使用的時候,它才會發揮作用。

F. 虛擬內存的工作原理

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。
調度方式有分頁式、段式、段頁式3種。頁式調度是將邏輯和物理地址空間都分成固定大小的頁。主存按頁順序編號,而每個獨立編址的程序空間有自己的頁號順序,通過調度輔存中程序的各頁可以離散裝入主存中不同的頁面位置,並可據表一一對應檢索。頁式調度的優點是頁內零頭小,頁表對程序員來說是透明的,地址變換快,調入操作簡單;缺點是各頁不是程序的獨立模塊,不便於實現程序和數據的保護。段式調度是按程序的邏輯結構劃分地址空間,段的長度是隨意的,並且允許伸長,它的優點是消除了內存零頭,易於實現存儲保護,便於程序動態裝配;缺點是調入操作復雜。將這兩種方法結合起來便構成段頁式調度。在段頁式調度中把物理空間分成頁,程序按模塊分段,每個段再分成與物理空間頁同樣小的頁面。段頁式調度綜合了段式和頁式的優點。其缺點是增加了硬體成本,軟體也較復雜。大型通用計算機系統多數採用段頁式調度。

G. 操作系統試題虛擬存儲器的實現是基於什麼原理

T,T,F,F,F,T,T,F,F,F 就緒 進程調度 初態 運行 按名存取 FCB 第四題不懂 外存 邏輯地址 內存 物理地址 頁面號 塊號 填空題~~不懂了 選擇題 1,2,2,2,3,4,1,1,3,4 原則: 空閑讓進:讓資源合理利用 忙著等待:保持進程之間的互斥屬性 有限等待:避...

H. 什麼事虛擬存儲器.其實現方式有哪些

指將多個不同類型、獨立存在的物理存儲體,通過軟、硬體技術,集成轉化為一個邏輯上的虛擬的存儲單元,集中管理供用戶統一使用。這個虛擬邏輯存儲單元的存儲容量是它所集中管理的各物理存儲體的存儲量的總和,而它具有的訪問帶寬則在一定程度上接近各個物理存儲體的訪問帶寬之和。

從虛擬化存儲的拓撲結構來講主要有兩種方式:即對稱式與非對稱式。對稱式虛擬存儲技術指虛擬存儲控制設備與存儲軟體系統、交換設備集成為一個整體,內嵌在網路數據傳輸路徑中;非對稱式虛擬存儲技術指虛擬存儲控制設備獨立於數據傳輸路徑之外。從虛擬化存儲的實現原理來講也有兩種方式;即數據塊虛擬與虛擬文件系統。



(8)虛擬存儲器的實現原理擴展閱讀

虛擬存儲器地址變換基本上有3種形虛擬存儲器工作過程式:全聯想變換、直接變換和組聯想變換。任何邏輯空間頁面能夠變換到物理空間任何頁面位置的方式稱為全聯想變換。每個邏輯空間頁面只能變換到物理空間一個特定頁面的方式稱為直接變換。

組聯想變換是指各組之間是直接變換,而組內各頁間則是全聯想變換。替換規則用來確定替換主存中哪一部分,以便騰空部分主存,存放來自輔存要調入的那部分內容。常見的替換演算法有4種。

1、隨機演算法:用軟體或硬體隨機數產生器確定替換的頁面。

2、先進先出:先調入主存的頁面先替換。

3、近期最少使用演算法(LRU,Least Recently Used):替換最長時間不用的頁面。

4、最優演算法:替換最長時間以後才使用的頁面。這是理想化的演算法,只能作為衡量其他各種演算法優劣的標准。

I. 誰能告訴我虛擬內存的工作原理!

虛擬內存不足,其實是不關你的內存的事的。虛擬內存是從硬碟里提取的存儲空間。當你在運得游戲或是運行大量的程序的時候,由於你的內存空間太小,以至於要用到大量的虛擬內存來幫助。虛擬內存的工作原理是,當接收到一部分信息時,會解決當前的信息,然在處理過程中,又收到另外一個信息,虛擬內存則會把數據作為一個分頁存儲在硬碟當中,以便處理完上一次信息後,從中取出這一次的信息進行處理。但是由於硬碟中的分頁碎片不斷的壘積,垃圾文件就過於的多拉。所以原先定放的虛擬內存空間就顯得不足了。
通常虛擬內存的設置分為兩的極。即最大值和最小值。
通常人們設定虛擬內存是根據自己實際內存的大小來設定的。最小值應設為實際內存的1。5倍而最大值應設為實際內存的倍。比如說。你現在的虛擬內存是128M,則虛擬內存的范圍則可以設置為:最小值:128*1.5=192M。最大值:128*2=256M。當然還有更容易的。你可以用優化大師這款軟體。它可以根據你的實際內存來精算出你的虛擬內存的最佳設置范圍。
最後我要補充一點的是,你應該隔一段時間就清理虛擬內存里的分頁碎片。養成良好的清理習慣。(優化大師里有這樣的全面功能)要不然即使你的虛擬內存設置的再大也會被垃圾數據填充。

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