虚拟内存核心考点精要
知识模块 | 核心要点 | 考察频率 |
---|---|---|
局部性原理 | 时间/空间局部性区别 | ★★★★☆ |
虚拟内存机制 | 请求分页管理流程 | ★★★★★ |
页面置换算法 | OPT/FIFO/LRU比较 | ★★★★★ |
1. 程序运行的存储特征
程序执行过程中呈现的存储访问规律是虚拟内存技术的理论基础。当程序访问特定指令时,该指令在短时间内被重复调用的现象称为时间局部性,典型场景包括循环结构中的指令执行。与之对应的空间局部性,则体现在程序倾向于访问相邻存储单元的特性,这在顺序执行结构中尤为明显。
2. 虚拟存储实现机制
现代操作系统通过请求调入和置换功能构建虚拟存储体系。当进程运行时,仅将必需的程序段载入物理内存,其余部分驻留外存。在指令执行过程中,若目标内容不在内存,系统触发缺页中断,通过页面置换算法将所需内容调入,同时可能移出部分内存页面。
虚拟内存三大技术支撑
- 硬件支持体系:物理内存与外存协同工作,地址转换机构(含TLB快表)和中断处理单元构成基础硬件环境
- 软件管理系统:页表/段表等地址映射数据结构配合操作系统内核,完成存储空间的动态调度
- 算法优化策略:页面置换算法与预取机制的组合运用,平衡访问效率与存储开销
高频问题深度解析
Q1:请求分页与普通分页的核心差异?
请求分页系统通过缺页中断机制实现动态加载,程序运行时仅加载必需页面,而普通分页需预先加载全部程序页。这种差异导致两种系统在内存利用率、响应速度等方面表现不同。
Q2:OPT算法实际应用受限的原因?
理想页面置换算法需要预知未来访问序列,这在真实系统中无法实现。虽然OPT算法可作为评估其他算法的基准,但在工程实践中多采用近似算法如LRU的变体。
备考要点提醒
- 重点掌握不同页面置换算法的缺页率计算
- 理解快表(TLB)对系统性能的影响机制
- 注意区分虚拟内存与覆盖技术的本质区别
- 近年真题常考多级页表地址转换过程