第六章：虛擬存儲器\n\n### 一、虛擬存儲器的基本概念\n\n虛擬存儲器是指具有請求調入功能和置換功能，能從邏輯上對內存容量加以擴充的一種存儲器系統。其邏輯容量由內存大小和外存容量之和決定，運行速度接近于內存，而成本接近于外存。\n\n核心思想是：程序在運行時，不必將所有代碼和數據都裝入內存，只需裝入當前運行所必需的部分。操作系統通過軟件和硬件協作，動態地將程序運行所需的部分調入內存，若內存已滿則通過置換算法將暫時不用的部分調出到外存。\n\n### 二、虛擬存儲器的實現基礎\n\n實現虛擬存儲器需要建立在離散分配的內存管理方式之上，主要有三種實現方式：\n\n1. 請求分頁系統：在基本分頁系統上增加了請求調頁和頁面置換功能。\n2. 請求分段系統：在基本分段系統上增加了請求調段和段置換功能。\n3. 請求段頁式系統：結合分頁和分段的優點，但實現情況較少。\n\n其中，請求分頁系統是重點，主要涉及以下硬件支持：\n- 頁表機制：增加狀態位、訪問字段、修改位、外存地址等字段來支持請求調頁和置換。\n- 缺頁中斷機構：當所訪問的頁不在內存時，觸發缺頁中斷，由操作系統進行調頁處理。\n- 地址變換機構：在傳統分頁的基礎上增加了缺頁檢測和調頁后的重執行機制。\n\n### 三、請求分頁中的關鍵策略\n\n#### 1. 調入策略\n- 預調入：在程序運行前一次性調入多個相鄰頁，可以減少缺頁次數，但容易造成浪費。\n- 請求調入：在缺頁時立即調入所需頁，默認使用此方式。\n\n#### 2. 頁框分配策略（相對內存分配）\n每進程分配多少頁框影響著缺頁率與系統性能。常見策略有：\n- 固定分配：進程運行過程中不再改變分配的頁框數。\n- 可變分配：根據缺頁率動態調整頁框數，全局空頁框池或工作集法屬于此類。\n\n> 調節機制有以下搭配：固定分配+局部置換、可變分配+全局置換、可變分配+局部置換，后者最為靈活，體現優化動態性。\n\n#### 3. 置換時機與波動現象\n當進程產生較多缺頁時，若程序集中請求部分并不位于內存的集合內，且調整剛剛換出后可再次需要，新狀態可能導致抖動（thrashing）。為保證性能應預留足夠的內存彈性，采用了軟限區與動態伸縮控制算法來平衡內存供給。\n\n### 四、經典頁面置換算法\n\n在產生缺頁時需要在外存選擇頁框替換。每個稱為最優(OPT)、精選/數學上的數學模型在這里驗證和實踐主在離散操作系統頁位置模型方面的定制品.\n \n常見算法包括：\n1. 最佳置換算法（OPT）：理想時如何翻出的總最小不可能實體模擬。算法將未來最長時間不用的頁先淘汰?？色@得最低缺頁率基準度但是為否定的真實實現參數未知所以在實際操作中針對沒有測量理想典型演示選擇。\n2. 先進先出算法（FIFO）：實行簡樸地互換原基于進入次序滯留用戶持有的界面啟發刪除次序刪除先后調進的頁面并必然劣作用于測試較大樣例造成的磁盤沖刷直接出現Belady異常增加總不滿意度。使用現代可用但在強化條件下因最優先進來的程序反而是最受勤老更適用擴展衍生形式的緩沖修剪基礎上操作具有演示多形態指針外協版已有組合代名稱\