计算机组成原理课件 第15讲.pptVIP

* * Virtual memory is a computer system technique which gives an application program the impression that it has contiguous working memory, while in fact it may be physically fragmented and may even overflow on to disk storage. Systems that use this technique make programming of large applications easier and use real physical memory (e.g. RAM) more efficiently than those without virtual memory. Paged virtual memory Almost all implementations of virtual memory divide the virtual address space of an application program into pages; a page is a block of contiguous virtual memory addresses. Almost all implementations use page tables to translate the virtual addresses seen by the application program into physical addresses (also referred to as real addresses) used by the hardware to process instructions. Each entry in a page table contains the starting virtual address of the either the real memory address at which the page is actually stored, or an indicator that the page is currently held in a disk file §5．8 虚拟存储器 Virtual Memory 虚拟存储器指的是“主存-辅存”层次。它能使该层次具有辅存的容量，接近于主存的等效速度和辅存的每位成本。它使得程序员可以按比主存大得多的虚存空间编制程序。 对于大的程序，可以先分配少数几个页面，将该程序的一部分装入主存。在运行中间，发生缺页时再按需陆续调入。只要主存容量大于某个最小值，不论机器配备多大容量的主存，程序可不必作任何修改照样能运行。 主存实际容量的大小会影响系统工作的效率和解题速度。 虚拟存储系统的设计目标是：设法获得主存储器的最佳使用，形成一个高性能、低价格的大容量存储器。 虚拟存储器和Cache-主存层次的管理原则基本相同。把程序中常用的页（块）驻留在较高速的存储器中。一旦某页变的不常用了，则把它替换出去。 虚拟存储器的管理方法有：页式、段式和段页式。 虚拟存储器的地址映象（或称定位算法）是指每个虚页按什么规则（算法）装入（定位于）实存，地址变换是指程序按照映象关系装入实存后，在程序运行时虚地址如何变换成对应的实存地址。 当处理机发出访存地址时，首先进行虚地址到主存实地址的映象变换，如果出现页故障，再进行虚地址到辅存实地址的映象变换。 虚地址到主存实地址的地址映射变换有：直接映射，相联映射，组相联映射，段相联映射等。 当CPU访问主存不命中时，必须从辅存把包含这个字的1个数据块传送到主存，然后，CPU才能在主存中访问到这个字。若传送该数据块的时间为TB， TA2= TB + TM 则 “主存-辅存”层次的平均访问时间 TA= H·TA1 +（1—H）·TA2 = H·TM +（1—H）·（TB + TM） = TM +（1—H）·TB §5.8.1 页式虚拟存储器 （Paging） 页式虚拟存储器把虚存空间分成页，实存空间也分成同样大小的页，称为实页和物理页，虚存的页面称为虚页或逻辑页。 虚存空间划分成 个页面，每个页面容量为 个存储单元。实存只有 个页面。