操作系统概念阅读笔记9
##虚拟内存 虚拟内存技术允许执行进程不必完全在内存中
背景
- 需求：在大多数程序执行时，会有部分代码是几乎不会被运行的。因此，我们需要能够执行只有部分在内存中的程序
- 好处：
- 程序不再受现有的物理内存空间限制
- 更多的程序可以同时执行，CPU使用率也相应增加，而响应时间或周转时间不增加（理由 每个用户程序使用了更少的物理内存）
- 程序可以运行的更快，因为载入或交换每个用户程序到内存内所需的I／O会更少
- 虚拟内存将用户逻辑内存与物理内存分开。虚拟内存使编程更加容易，因为程序员不再需要担心可用的有限物理内存空间。
按需调页
页错误处理
写时复制
该技术允许父进程与子进程开始共享同一页面。这些页面标记为写时复制页，即如果任何一个进程需要对页进行写操作，那么就创建一个共享页的副本（即写的时候才会真正复制）
页面置换
主要用于处理需要某页时，页并不在内存上，且内存上也不存在空闲帧时，如何选择一个“牺牲”帧的策略
FIFO页置换
最先进来的，最先替换出
存在Belady异常：对有的页面置换算法，页错误率可能会随着分配的帧数增加而增加，而原期望为进程增加内存会改善其性能
最优页面置换（OPT）
所有算法中产生页错误率最低的，且无Belady异常
它会置换未来最长时间不会使用的页，难点就是如何预测未来。。
LRU页置换
最近最少使用算法，无Belady异常
实现：
- 计数器：为每个页表项关联一个使用时间域，并为CPU增加一个逻辑时钟或计数器。
- 利用栈结构：栈顶部总是最近使用的页，栈底部总是LRU页
其它
- 近似LRU页置换
- 基于计数的页置换：最不经常使用页置换算法（LFU） 最常使用页置换算法（MFU）
典型例题
####9.1 问。举一个例子，IBM360/370 的资源和目的地区重叠时说明，（MVC）重新启动移动块的问题。
答：假设页面边缘为 1024，移动空间从资源区 800：1200 到目标区 700：1100，假设当页 表在 1024 边缘发生故障访问错误，这时候的位置 800：923 已覆盖新的值，因此，重新启动区块移动指令会导致在 800：923 到 700：823 之间复制新的值，而这是不正确的
9.4
问：某个计算机给它的用户提供了 2^32 的虚拟内存空间，计算机有 2^14B 的物理内存，虚拟内存使用页面大小为 4094B 的分页机制实现。一个用户进程产生虚拟地址 11123456，现在说明一下系统怎么样建立相应的物理地址，区分一下软件操作和硬件操作。
答：该虚拟地址的二进制形式是 0001 0001 0001 0010 0011 0100 0101 0110。由于页面大小为 2^12，页表大小为 2^20，因此，低 12 位的“0100 0101 0110 ”被用来替换页（page），而前 20 位“0001 0001 0001 0010 0011”被用来替换页表(page table)。
