虛擬存儲器是計算機操作系統(tǒng)中重要的概念，本章主要介紹了虛擬存儲器的原理、實現(xiàn)機制及其在計算機系統(tǒng)服務中的應用。以下是學習筆記整理：
一、虛擬存儲器的基本概念
虛擬存儲器是一種內(nèi)存管理技術，通過硬件和操作系統(tǒng)的協(xié)作，使得程序可以訪問比實際物理內(nèi)存更大的地址空間。其核心思想是將程序的一部分暫時存儲在磁盤上，僅在需要時加載到內(nèi)存中執(zhí)行。
二、虛擬存儲器的實現(xiàn)方式
- 分頁系統(tǒng)：將內(nèi)存和程序的地址空間劃分為固定大小的頁，通過頁表實現(xiàn)邏輯地址到物理地址的映射。
- 分段系統(tǒng)：根據(jù)程序的邏輯結構劃分為不同大小的段，每段具有獨立的地址空間和訪問權限。
- 段頁式系統(tǒng)：結合分段和分頁的優(yōu)點，先分段再分頁，提高了靈活性和效率。
三、頁面置換算法
當物理內(nèi)存不足時，操作系統(tǒng)需要選擇合適的頁面置換算法來替換內(nèi)存中的頁。常見算法包括：
- 最佳置換算法（OPT）：理想化算法，選擇未來最長時間不被訪問的頁面替換。
- 先進先出算法（FIFO）：替換最早進入內(nèi)存的頁面。
- 最近最少使用算法（LRU）：基于訪問時間，替換最長時間未被使用的頁面。
- 時鐘算法：近似LRU，通過引用位和修改位實現(xiàn)高效置換。
四、虛擬存儲器在計算機系統(tǒng)服務中的應用
虛擬存儲器技術為計算機系統(tǒng)服務提供了以下支持：
- 進程隔離：每個進程擁有獨立的虛擬地址空間，確保安全性和穩(wěn)定性。
- 內(nèi)存共享：通過映射同一物理頁到不同進程的虛擬空間，實現(xiàn)代碼和數(shù)據(jù)共享。
- 動態(tài)鏈接庫支持：虛擬存儲器允許在運行時加載和鏈接共享庫，提高資源利用率。
- 內(nèi)存映射文件：將文件直接映射到進程的虛擬地址空間，簡化文件I/O操作。
五、總結
虛擬存儲器是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的核心功能之一，它不僅擴展了可用內(nèi)存空間，還提升了系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和效率。理解虛擬存儲器的原理和實現(xiàn)機制，對于深入掌握計算機系統(tǒng)服務至關重要。
