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6.4 虚拟存储概念在线视频

6.4 虚拟存储概念

下一节:6.5 虚拟页式存储

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6.4 虚拟存储概念课程教案、知识点、字幕

接下来我们介绍虚拟存储的基本概念

那在这里头呢我们前面已经说清楚了

交换和覆盖这两种技术所存在的问题

然后我们也说到了程序访问的时候

它的局部性特征

有了这个特征之后我们有可能来实现

一个虚拟存储系统

那么在这里呢虚拟存储呢

它的直观思路很简单

就是把不常用的部分 内存块 放到外存当中

那有了这一条我们就可以做到这件事情了

那具体的做法呢是这样的

程序在开始执行的时候

你需要把你的代码和数据加载到内存当中来

原来的加载呢是把整个进程的

地址空间内容全部加载进来

那现在变成什么呢

加载的时候只是将当前指令执行

所需要的部分这些页

或者是段加载到内存当中来

那这是起头的时候

然后在执行的过程当中因为你只加载了一部分

在指令执行过程当中有可能就是访问到

某一个指令或者访问到某一个数据的时候

这时候不占内存

这就是我们这里说的出现缺页或者是缺段

好 这时候怎么办呢

这个时候硬件处理器通知操作系统

将相应的页面或者段调入到内存里头

然后重新执行这条指令

那这是装载和执行过程当中

那如果说仅有这两条的话

就是刚开始装一部分 后面缺哪个装哪个

这样到最后结果是我们所有的全都装内存里头了

好 为了提高它的效率

操作系统呢会再多一件事

你需要监控进程地址空间里

在内存里的这些它的使用情况

把暂时不用的页面或段保存到外存当中去

这时候有个问题是说

我怎么知道哪些是暂时不用的

好 这就是我们后面讨论置换算法的时候

需要讨论的内容 好 这个基本原理呢

基本上我分成这样三条就足够了

那具体说起来呢

根据分块的大小我们还前面有

非连续物理内存分配的时候

讲到过有页式和段式

那在这里呢我们说到装入

或者说换出的部分是页面或者是段

那到这儿呢在前面只要有往外换

那就变成了加上虚拟

这时候我们就有虚拟页式和

虚拟段式这两种情况

好 有了这两种情况之后

那我们这个基本的概念就有了

好 那 我们说如果我们在这里

做成这种情况它会是一个什么效果

这我们前面也说过

根据目标我想建造一个抽象的地址空间

里头不管是在内存里头还是在外存里头

它是一个虚拟的地址空间

它实际上会映射到物理内存或者是磁盘

那这个时候呢我们可以得到什么特征

不连续 你的物理页面分配可以不连续

那这是我们前面非连续存储分配的特征

第二个呢虚拟地址空间也可以不连续

好 然后呢在这基础上

我们说由于我可以把一部分放到外存里头去

那这时候我就可以提供更大的用户空间

我可以执行我的进程大于你物理内存的情况下

我仍然可以在我的系统上执行

同时交换技术是把整个进程地址空间全换出去

这时候我可以把一部分换出去

从而使得我可用的空间更大

好 把这两条搁到一起之后

实际上就是虚拟存储改进了原来的覆盖和交换

两种技术的往前发展

那到这儿呢 我们就可以实现虚拟存储了

那我们具体说起来呢我们这里

需要什么样的支持技术

硬件需要地址转换

这个地址转换在我们前面讲的

非连续存储里头呢已经说过了

那我们在那基础上就需要

加上一个我如何能够知道它

不在内存里而在外存里头

这是硬件机构要做的事情

而操作系统呢就要来换入换出这件事情

是不能由硬件来做的 要由操作系统来做

到底我哪些装进来

哪些换出去是在你执行指令的过程当中

出现了异常我才来做这件事情

那具体装入的页面或者段是哪一个呢

是由你操作系统里头的监控来实现的

我知道哪些页面的使用情况

从而呢完成这样一点

好 这是我们说到的虚拟存储的基本做法

那后面我们会具体下来介绍说

虚拟页式它在里头到底怎么做的

操作系统(RISC-V)课程列表:

第一讲 操作系统概述

-1.1 课程概述

--课程概述

-1.2 教学安排

--视频

-1.3 什么是操作系统

--Video

-1.4 为什么学习操作系统,如何学习操作系统

--Video

-1.5 操作系统实例

--视频

-1.6 操作系统的演变

--视频

-1.7 操作系统结构

--视频

-1.8 OS实验概述

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第二讲 操作系统与系统结构和程序设计语言

-2.1 从OS角度看计算机系统

--2.1 从OS角度看计算机系统

-2.2 从OS角度看RISC-V

--2.2 从OS角度看RISC-V

-2.3 Rust语言与系统编程

--2.3 Rust语言与系统编程

-2.4 RISC-V CPU启动

--2.4 RISC-V CPU启动

-2.5 RISC-V CPU启动进一步分析

--2.5 RISC-V CPU启动进一步分析

第三讲 中断、异常和系统调用

-3.1 基本概念与原理

--3.1 基本概念与原理

-3.2 硬件架构支持

--3.2 硬件架构支持

-3.3 中断处理机制

--3.3.1 中断处理机制–Overview

--3.3.2 中断处理机制–Detail-1

--3.3.3 中断处理机制–Detail-2

--3.3.4 中断处理机制–Detail-3

--3.3.5 中断处理机制–Summary

-3.4 系统调用

--3.4 系统调用

第四讲 物理内存管理: 连续内存分配

-4.1 计算机体系结构和内存层次

--4.1 计算机体系结构和内存层次

-4.2 地址空间和地址生成

--4.2 地址空间和地址生成

-4.3 连续内存分配

--4.3 连续内存分配

-4.4 碎片整理

--4.4 碎片整理

-4.5 伙伴系统

--4.5 伙伴系统

-4.6 SLAB分配器

--4.6 SLAB分配器

第五讲 物理内存管理: 非连续内存分配

-5.1 非连续内存分配的需求背景

--5.1 非连续内存分配的需求背景

-5.2 段式存储管理

-- 5.2 段式存储管理

-5.3 页式存储管理

--5.3 页式存储管理

-5.4 页表概述

--5.4 页表概述

-5.5 快表和多级页表

--5.5 快表和多级页表

-5.6 RISC-V页映射机制

--5.6 RISC-V页映射机制

-5.7 使能RISC-V页表

--5.7 使能RISC-V页表

第六讲 虚拟存储概念

-6.1 虚拟存储的需求背景

--6.1 虚拟存储的需求背景

-6.2 覆盖和交换

--6.2 覆盖和交换

-6.3 局部性原理

--6.3 局部性原理

-6.4 虚拟存储概念

--6.4 虚拟存储概念

-6.5 虚拟页式存储

--6.5 虚拟页式存储

-6.6 缺页异常

--6.6 缺页异常

-6.7 RISC-V缺页异常

--6.7 RISC-V缺页异常

第七讲 虚拟存储:局部页面置换算法

-7.1 页面置换算法的概念

--7.1 页面置换算法的概念

-7.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法

--7.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法

-7.3 时钟置换算法和最不常用算法

--7.3 时钟置换算法和最不常用算法

-7.4 Belady现象和局部置换算法比较

--7.4 Belady现象和局部置换算法比较

-7.5 页表自映射

--7.5 页表自映射

第八讲 虚拟存储:全局页面置换算法

-8.1 工作集置换算法

--8.1 工作集置换算法

-8.2 缺页率置换算法

--8.2 缺页率置换算法

-8.3 抖动和负载控制

--8.3 抖动和负载控制

-8.4 面向缓存的页替换算法

--8.4.1 面向缓存的页替换算法-FBR

--8.4.2 面向缓存的页替换算法-LRU-K 2Q

--8.4.3 面向缓存的页替换算法-LIRS

第九讲 进程和线程

-9.1 进程的概念

--11.1 进程的概念

-9.2 进程控制块

--9.2 进程控制块

-9.3 进程状态

--9.3 进程状态

-9.4 三状态进程模型

--9.4 三状态进程模型

-9.5 挂起进程模型

--9.5 挂起进程模型

-9.6 线程的概念

--9.6 线程的概念

-9.7 用户线程

--9.7 用户线程

-9.8 内核线程

--9.8 内核线程

-9.9 进程地址空间与熔断 (meltdown) 漏洞

--9.9 进程地址空间与熔断 (meltdown) 漏洞

第十讲 进程和线程控制

-10.1 进程切换

--10.1 进程切换

-10.2 进程创建

--10.2 进程创建

-10.3 进程加载

--10.3 进程加载

-10.4 进程等待与退出

--10.4 进程等待与退出

-10.5 rCore进程和线程控制

--10.5 rCore进程和线程控制

第十一讲 处理机调度

-11.1 处理机调度概念

--11.1 处理机调度概念

-11.2 调度准则

--11.2 调度准则

-11.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法

--11.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法

-11.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架

--11.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架

-11.5 实时调度

--11.5 实时调度

-11.6 优先级反置

--11.6 优先级反置

-11.7 rCore调度框架

--11.7 rCore调度框架

第十二讲 多处理机调度

-12.1 对称多处理与多核架构

--12.1 对称多处理与多核架构

-12.2 多处理器调度概述

--12.2 多处理器调度概述

-12.3 O(1)调度

--12.3 O(1)调度

-12.4 CFS调度

--12.4 CFS调度

-12.5 BFS调度算法

--12.5 BFS调度算法

第十三讲 同步互斥

-13.1 背景

--13.1 背景

-13.2 现实生活中的同步问题

--13.2 现实生活中的同步问题

-13.3 临界区和禁用硬件中断同步方法

--13.3 临界区和禁用硬件中断同步方法

-13.4 基于软件的同步方法

--13.4 基于软件的同步方法

-13.5 高级抽象的同步方法

--13.5 高级抽象的同步方法

第十四讲 信号量与管程

-14.1 信号量

--14.1 信号量

-14.2 信号量使用

--14.2 信号量使用

-14.3 管程

--14.3 管程

-14.4 哲学家就餐问题

--14.4 哲学家就餐问题

-14.5 读者-写者问题

--14.5 读者-写者问题

-14.6 Rust语言中的同步机制

--14.6 Rust语言中的同步机制

第十五讲 死锁和并发错误检测

-15.1 死锁概念

--15.1 死锁概念

-15.2 死锁处理方法

--15.2 死锁处理方法

-15.3 银行家算法

--15.3 银行家算法

-15.4 死锁检测

--15.4 死锁检测

-15.5 并发错误检测

--15.5 并发错误检测

第十六讲 进程通信

-16.1 进程通信概念

--16.1 进程通信概念

-16.2 信号和管道

--16.2 信号和管道

-16.3 Linux信号机制

--16.3 Linux信号机制

-16.4 消息队列和共享内存

--16.4 消息队列和共享内存

-16.5 D-Bus机制

--16.5 D-Bus机制

-16.6 Binder机制

--16.6 Binder机制

第十七讲 文件系统概念

-17.1 文件系统和文件

--17.1 文件系统和文件

-17.2 文件描述符

--17.2 文件描述符

-17.3 目录、文件别名和文件系统种类

--17.3 目录、文件别名和文件系统种类

-17.4 虚拟文件系统

--17.4 虚拟文件系统

-17.5 文件缓存和打开文件

--17.5 文件缓存和打开文件

-17.6 文件分配

--17.6 文件分配

-17.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID

--17.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID

第十八讲 文件系统实例

-18.1 FAT文件系统

--18.1 FAT文件系统

-18.2.1 EXT4文件系统-历史

--18.2.1 EXT4文件系统-历史

-18.2.2 EXT4文件系统-支持大容量存储

--18.2.2 EXT4文件系统-支持大容量存储

-18.2.3 EXT4文件系统-支持恢复异常

--18.2.3 EXT4文件系统-支持恢复异常

-18.3 ZFS文件系统

--18.3 ZFS文件系统

第十九讲 I/O子系统

-19.1 I/O特点

--19.1 I/O特点

-19.2 I/O结构

--19.2 I/O结构

-19.3 I/O数据传输

--19.3 I/O数据传输

-19.4 磁盘调度

--19.4 磁盘调度

-19.5 Linux I/O子系统

--19.5 Linux I/O子系统

第二十讲 内核与程序设计语言

-20.1 Linux内核错误分析

--20.1 Linux内核错误分析

-20.2.1 用rust写操作系统-系统编程语言rust

--20.2.1 用rust写操作系统-系统编程语言rust

-20.2.2 用rust写操作系统-rust与操作系统开发

--20.2.2 用rust写操作系统-rust与操作系统开发

第二十一讲 异步编程 (Asynchronous Programming)

-21.1 Background

--21.1 Background

-21.2 Futures in Rust

--21.2 Futures in Rust

-21.3 Generators and async/await

--21.3 Generators and async/await

-21.4 Self-Referential Structs & Pin

--21.4 Self-Referential Structs & Pin

-21.5 Waker and Reactor

--21.5 Waker and Reactor

第二十二讲 Virtual Machine Monitor

-22.1 Overview

--22.1 Overview

-22.2.1 How VMM works - CPU

--22.2.1 How VMM works - CPU

-22.2.2 How VMM works - memory & I/O

--22.2.2 How VMM works - memory & I/O

6.4 虚拟存储概念笔记与讨论

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