《存儲(chǔ)器系統(tǒng)》課件

存儲(chǔ)器系統(tǒng)探討計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各類存儲(chǔ)設(shè)備的工作原理、特點(diǎn)和應(yīng)用。涉及主存儲(chǔ)器、磁盤存儲(chǔ)、光存儲(chǔ)等技術(shù)。存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介什么是存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序的重要硬件組件。它能夠臨時(shí)或永久地保存信息,供中央處理器(CPU)讀取和執(zhí)行。存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器分為主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器兩大類,并呈現(xiàn)出層次化結(jié)構(gòu)。主存儲(chǔ)器具有快速訪問能力,而輔助存儲(chǔ)器則更大容量、更便宜。存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)包括存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間和帶寬等。這些指標(biāo)決定了存儲(chǔ)器的使用場(chǎng)景和應(yīng)用范圍。存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)直接訪問的存儲(chǔ)器,為中央處理器提供指令和數(shù)據(jù)。主要包括半導(dǎo)體存儲(chǔ)器SRAM和DRAM。輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器用于大容量、長(zhǎng)期存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù),包括磁性存儲(chǔ)器(軟硬盤)、光學(xué)存儲(chǔ)器(CD/DVD)和閃存存儲(chǔ)器。Cache存儲(chǔ)器Cache存儲(chǔ)器作為CPU和主存之間的緩沖,提高訪問速度,是存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。虛擬存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)為程序和數(shù)據(jù)提供了更大的邏輯地址空間,提高了內(nèi)存利用率。包括頁(yè)式和分段式。主存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量大主存儲(chǔ)器為計(jì)算機(jī)提供大容量的存儲(chǔ)空間,可存儲(chǔ)程序代碼和數(shù)據(jù)。其容量一般范圍從數(shù)GB到數(shù)十GB不等。讀寫速度快主存儲(chǔ)器采用半導(dǎo)體技術(shù),可在納秒級(jí)時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)的存取,響應(yīng)速度極快。訪問方式靈活主存儲(chǔ)器支持隨機(jī)訪問,可以快速定位和訪問任意存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù),非常靈活。易失性主存儲(chǔ)器通常采用易失性存儲(chǔ)技術(shù),一旦斷電數(shù)據(jù)就會(huì)丟失,需要配合輔助存儲(chǔ)器使用。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器1集成電路技術(shù)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器采用集成電路技術(shù)制造,體積小巧、集成度高且功耗低。2種類豐富常見的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器包括SRAM、DRAM、閃存等多種類型,各有不同特點(diǎn)。3應(yīng)用廣泛半導(dǎo)體存儲(chǔ)器廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、手機(jī)、電子產(chǎn)品等,是現(xiàn)代電子系統(tǒng)的核心組件。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)快速訪問SRAM采用觸發(fā)器電路設(shè)計(jì),具有較短的讀寫時(shí)間,適合作為高速緩存和臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。非破壞性讀取SRAM的讀取操作不會(huì)破壞存儲(chǔ)的數(shù)據(jù),可重復(fù)訪問而不會(huì)丟失信息。低功耗SRAM只有在讀寫時(shí)才消耗電能,不需要周期性的刷新,因此功耗較低。集成度較低SRAM單元內(nèi)部電路較復(fù)雜,每個(gè)存儲(chǔ)單元需要多個(gè)晶體管,因此集成度相對(duì)較低。動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)存儲(chǔ)單元DRAM的存儲(chǔ)單元由一個(gè)電容和一個(gè)晶體管組成,能夠存儲(chǔ)單個(gè)位(0或1)的數(shù)據(jù)。刷新機(jī)制DRAM需要定期刷新以保持?jǐn)?shù)據(jù)不丟失,每個(gè)存儲(chǔ)單元約2-4毫秒刷新一次。訪問時(shí)序DRAM需要先行選擇行和列,再進(jìn)行讀寫操作,訪問時(shí)序較為復(fù)雜。輔助存儲(chǔ)器磁性存儲(chǔ)器磁性存儲(chǔ)器主要包括軟盤和硬盤,能夠提供大容量、長(zhǎng)數(shù)據(jù)保持時(shí)間的存儲(chǔ)。光學(xué)存儲(chǔ)器光學(xué)存儲(chǔ)器主要包括光驅(qū)、CD/DVD,采用激光束讀寫數(shù)據(jù),容量大、成本低。閃存存儲(chǔ)器閃存存儲(chǔ)器無機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件,具有訪問速度快、耐沖擊、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。磁性存儲(chǔ)器軟盤軟盤是最早的磁性存儲(chǔ)設(shè)備之一,采用柔軟的磁性材料作為存儲(chǔ)介質(zhì)。雖然容量小,但優(yōu)點(diǎn)是便攜性強(qiáng)、價(jià)格低廉。硬盤硬盤使用堅(jiān)硬的金屬或玻璃作為磁性存儲(chǔ)介質(zhì),擁有更大的存儲(chǔ)容量和更快的存取速度。廣泛應(yīng)用于各類計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。磁性存儲(chǔ)器軟盤軟盤是早期最常見的磁性存儲(chǔ)設(shè)備之一，采用可移動(dòng)磁性盤片作為存儲(chǔ)介質(zhì)。盡管容量較小,但軟盤的價(jià)格便宜,攜帶方便,使其在過去廣泛應(yīng)用于個(gè)人電腦和工業(yè)設(shè)備。硬盤硬盤是當(dāng)前最常用的磁性存儲(chǔ)設(shè)備,采用剛性磁性盤片作為存儲(chǔ)介質(zhì)。相比軟盤,硬盤具有更大的存儲(chǔ)容量、更快的訪問速度和更可靠的存儲(chǔ)性能,廣泛應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。光學(xué)存儲(chǔ)器光驅(qū)光驅(qū)使用激光讀寫數(shù)據(jù),包括CD、DVD和Blu-ray光盤等,容量從幾百M(fèi)B到幾十GB不等。光學(xué)存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)光學(xué)存儲(chǔ)無接觸讀寫,避免磁頭磨損,無外部磁場(chǎng)干擾,存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可靠性高。光驅(qū)發(fā)展趨勢(shì)隨著4K、8K視頻等大容量應(yīng)用需求,光驅(qū)正向著更高容量和傳輸速率的方向發(fā)展。光驅(qū)和CD/DVD1光驅(qū)簡(jiǎn)介光驅(qū)是一種利用激光技術(shù)讀寫光盤的存儲(chǔ)設(shè)備,可以存儲(chǔ)和訪問大量數(shù)據(jù)。2CD和DVDCD(光盤)和DVD(數(shù)字萬能光盤)是兩種主流的光存儲(chǔ)介質(zhì),容量和性能各有特點(diǎn)。3應(yīng)用場(chǎng)景光驅(qū)廣泛應(yīng)用于個(gè)人電腦、游戲機(jī)、汽車音響系統(tǒng)等,為用戶提供便捷的存儲(chǔ)和播放體驗(yàn)。閃存存儲(chǔ)器快速訪問閃存具有快速的隨機(jī)訪問能力,訪問速度接近主存,遠(yuǎn)快于硬盤。無機(jī)械部件閃存是一種全固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備,沒有可移動(dòng)的機(jī)械部件,更耐用可靠。低功耗閃存在不使用時(shí)幾乎不消耗電源,非常適合移動(dòng)設(shè)備等低功耗應(yīng)用?？刹脸貜?fù)利用閃存可以通過編程擦除和重新編程,可反復(fù)使用,非常靈活。存儲(chǔ)器訪問方式1字節(jié)尋址每個(gè)存儲(chǔ)單元都有唯一的地址2字尋址以字為單位進(jìn)行尋址和訪問存儲(chǔ)器可以根據(jù)不同的尋址方式來訪問數(shù)據(jù)。字節(jié)尋址是以每個(gè)存儲(chǔ)單元作為最小單位進(jìn)行訪問，每個(gè)存儲(chǔ)單元都有唯一的地址。而字尋址則是以字為單位進(jìn)行尋址和訪問，更加高效。字節(jié)尋址基本概念字節(jié)尋址是一種存儲(chǔ)器尋址方式,通過指定每個(gè)存儲(chǔ)單元的確切地址來訪問內(nèi)存中的單個(gè)字節(jié)。這種方式可以靈活地訪問任意位置的數(shù)據(jù),為程序提供更大的靈活性。優(yōu)勢(shì)與字尋址相比,字節(jié)尋址可以更精細(xì)地控制內(nèi)存訪問,更好地滿足不同數(shù)據(jù)大小的需求。這種方式有助于提高存儲(chǔ)器的利用效率和數(shù)據(jù)訪問的靈活性。字尋址定位準(zhǔn)確字尋址以字為單位訪問存儲(chǔ)器,可以精確定位到所需字的地址,提高訪問效率。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單相比于字節(jié)尋址,字尋址的存儲(chǔ)管理邏輯更加簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn)。訪問更快字尋址可以一次性訪問整個(gè)字,無需多次訪問字節(jié),提高了存儲(chǔ)器的訪問速度。存儲(chǔ)器性能指標(biāo)1存取時(shí)間決定訪問數(shù)據(jù)的快慢2帶寬決定數(shù)據(jù)傳輸能力3容量決定可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)器的性能主要由三個(gè)指標(biāo)決定:存取時(shí)間、帶寬和容量。存取時(shí)間直接影響數(shù)據(jù)訪問的快慢,帶寬決定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?而容量則決定了可以存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量。這三個(gè)指標(biāo)共同決定了存儲(chǔ)器的整體性能表現(xiàn)。存取時(shí)間1訪問延遲存取時(shí)間是指從發(fā)出存取命令到數(shù)據(jù)真正準(zhǔn)備就緒所需的時(shí)間。它包括了尋址延遲和讀寫延遲。2內(nèi)存層次結(jié)構(gòu)不同存儲(chǔ)器層次的存取時(shí)間有較大差異,從L1緩存到硬盤可以相差數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)。3影響因素存取時(shí)間由存儲(chǔ)器介質(zhì)特性、存取機(jī)制、讀寫操作類型等因素決定。帶寬定義帶寬指在一定時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笕萘?。它是衡量存?chǔ)器性能的一個(gè)重要指標(biāo)。影響因素帶寬受到線路長(zhǎng)度、信號(hào)質(zhì)量和電路設(shè)計(jì)等因素的影響。優(yōu)化這些因素可以提高帶寬。重要性隨著大數(shù)據(jù)和多媒體應(yīng)用的興起,帶寬的重要性日益凸顯。高帶寬可以保證系統(tǒng)的快速響應(yīng)和數(shù)據(jù)傳輸。Cache存儲(chǔ)器提高存儲(chǔ)器性能Cache存儲(chǔ)器位于CPU和主存之間,能夠緩存常用數(shù)據(jù)和指令,大幅減少CPU訪問主存的次數(shù),提高整體系統(tǒng)性能。工作原理當(dāng)CPU訪問數(shù)據(jù)時(shí),先在Cache中查找,若找到(命中)則直接從Cache中讀取,否則(失效)再?gòu)闹鞔嬷屑虞d到Cache。Cache的工作原理數(shù)據(jù)交換緩存Cache作為計(jì)算機(jī)與主存之間的中間緩存層,可以大幅提高數(shù)據(jù)訪問速度?？臻g局部性利用程序傾向訪問鄰近存儲(chǔ)單元的特點(diǎn),Cache可以預(yù)讀并存儲(chǔ)附近的數(shù)據(jù)。時(shí)間局部性利用程序傾向重復(fù)訪問相同數(shù)據(jù)的特點(diǎn),Cache可以將最近訪問過的數(shù)據(jù)保存下來。命中判斷通過標(biāo)記信息判斷請(qǐng)求數(shù)據(jù)是否在Cache中,從而決定從主存還是Cache中讀取。Cache的性能指標(biāo)訪問時(shí)間從CPU發(fā)出請(qǐng)求到從Cache中獲取數(shù)據(jù)的時(shí)間延遲。這是衡量Cache性能的關(guān)鍵指標(biāo)。帶寬Cache每秒可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量,決定了CPU能從Cache中獲取數(shù)據(jù)的速度。命中率請(qǐng)求在Cache中命中的概率,越高越能減少對(duì)主存的訪問,提高整體性能。Cache命中率與存儲(chǔ)器性能1Cache命中率Cache命中率是評(píng)判Cache性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一，表示數(shù)據(jù)訪問請(qǐng)求能夠在Cache中找到所需數(shù)據(jù)的概率。2性能提升較高的Cache命中率意味著更多的數(shù)據(jù)訪問能夠在Cache中完成，從而減少了對(duì)主存的訪問次數(shù)，提升了整體存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能。3影響因素Cache命中率受到諸多因素的影響，包括Cache容量、關(guān)聯(lián)度、替換算法、應(yīng)用程序的訪問模式等。Cache層次結(jié)構(gòu)L1Cache位于CPU內(nèi)部,具有最快的訪問速度,但容量較小。L2Cache位于CPU芯片外部,訪問速度略慢于L1,但容量較大。MainMemory主存儲(chǔ)器容量更大,但訪問速度較慢。與L1和L2Cache形成多級(jí)緩存層次結(jié)構(gòu)。DiskStorage容量最大但訪問速度最慢,主要用于長(zhǎng)期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。緩存替換策略1隨機(jī)替換按照隨機(jī)概率進(jìn)行頁(yè)面替換2先進(jìn)先出(FIFO)按照頁(yè)面進(jìn)入緩存的先后順序進(jìn)行替換3最近最少使用(LRU)替換最近最少訪問的頁(yè)面緩存替換策略是決定在緩存容量已滿時(shí)，如何選擇需要替換的緩存頁(yè)面的算法。常用的策略有隨機(jī)替換、先進(jìn)先出(FIFO)和最近最少使用(LRU)。其中LRU是最常見且效果較好的策略。隨機(jī)替換隨機(jī)替換算法隨機(jī)替換算法是一種基本的頁(yè)面置換算法。它會(huì)隨機(jī)選擇一個(gè)頁(yè)面進(jìn)行替換，不考慮頁(yè)面的使用情況。雖然實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,但不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)頁(yè)面的使用情況,效率較低。缺點(diǎn)隨機(jī)替換算法無法考慮頁(yè)面的使用頻率,可能會(huì)替換掉經(jīng)常使用的頁(yè)面,導(dǎo)致頻繁的頁(yè)面置換,降低系統(tǒng)性能。它不能充分利用內(nèi)存空間,無法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的頁(yè)面置換策略。應(yīng)用場(chǎng)景隨機(jī)替換算法適用于內(nèi)存管理簡(jiǎn)單,對(duì)性能要求不高的場(chǎng)景,如嵌入式系統(tǒng)等。但在需要更高性能的場(chǎng)景中,應(yīng)該選擇更復(fù)雜但更優(yōu)化的置換算法。先進(jìn)先出(FIFO)算法簡(jiǎn)單易懂FIFO算法遵循先進(jìn)先出的原則，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、代碼量少、易于理解和實(shí)現(xiàn)。公平性高FIFO算法對(duì)頁(yè)面的處理沒有偏好，每個(gè)頁(yè)面都有平等的機(jī)會(huì)被選中替換。緩解頁(yè)面抖動(dòng)FIFO算法可以有效地減少頁(yè)面抖動(dòng)的發(fā)生,提高系統(tǒng)的整體性能。LRU最近最少使用算法原理簡(jiǎn)述LRU算法會(huì)跟蹤記錄頁(yè)面的使用情況,把最長(zhǎng)時(shí)間未被訪問的頁(yè)面換出。這樣能夠maximize最近訪問過的頁(yè)面在內(nèi)存中的保存時(shí)間。實(shí)現(xiàn)方式通常使用鏈表或者隊(duì)列來維護(hù)頁(yè)面的使用順序,新訪問的頁(yè)面移到隊(duì)頭,替換時(shí)選擇隊(duì)尾的頁(yè)面。算法優(yōu)勢(shì)LRU能夠較好地反映程序的局部特性,命中率較高,是虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中常用的頁(yè)面置換算法。Cache寫策略1直寫式數(shù)據(jù)直接寫入主存2回寫式數(shù)據(jù)先寫入Cache,再異步更新主存3延遲寫入將寫操作推遲到Cache條目被替換時(shí)Cache寫策略決定數(shù)據(jù)何時(shí)從Cache寫回主存。直寫式是直接寫入主存,而回寫式先寫入Cache再異步更新主存。延遲寫入則是將寫操作推遲到Cache條目被替換時(shí)執(zhí)行。不同寫策略在性能和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度上有取舍。直寫式數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)寫入在直寫式Cache中，數(shù)據(jù)被直接寫入主存儲(chǔ)器，無需緩存。這樣可以確保數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新。簡(jiǎn)單高效由于不需要額外的緩存管理,直寫式緩存的實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單,運(yùn)行效率也更高。數(shù)據(jù)一致性直寫式可以確保主存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)始終是最新的,避免了數(shù)據(jù)不一致的問題?；貙懯綌?shù)據(jù)寫入策略回寫式緩存會(huì)在緩存行被替換或刷新時(shí)才將修改的數(shù)據(jù)寫入主存儲(chǔ)器。這種策略能提高寫入性能,但需要額外的復(fù)雜度來維護(hù)緩存和主存的一致性。性能優(yōu)勢(shì)相比直寫式,回寫式緩存能更好地利用局部性原理,減少與主存的頻繁交互,從而提升整體系統(tǒng)的吞吐量和響應(yīng)時(shí)間。一致性維護(hù)回寫式需要更復(fù)雜的緩存一致性協(xié)議,如MESI協(xié)議,以確保緩存和主存數(shù)據(jù)的一致性,增加了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度。Cache一致性協(xié)議1MSI協(xié)議MSI協(xié)議是一種基本的緩存一致性協(xié)議,它定義了三種緩存塊狀態(tài):修改(M)、共享(S)和無效(I)。2MESI協(xié)議MESI協(xié)議擴(kuò)展了MSI協(xié)議,引入了獨(dú)占(E)狀態(tài),用于提高命中率和減少總線事務(wù)。3MOESI協(xié)議MOESI協(xié)議進(jìn)一步擴(kuò)展了MESI協(xié)議,增加了獨(dú)占可修改(O)狀態(tài),以優(yōu)化總線事務(wù)并減少緩存塊替換。MSI緩存一致性協(xié)議1改變狀態(tài)MSI協(xié)議定義了緩存行三種狀態(tài):Modified(M)、Shared(S)和Invalid(I)。2讀取命中如果緩存行在S狀態(tài),則命中后保持S狀態(tài);如果在M狀態(tài),則命中后更新為S狀態(tài)。3寫入命中如果緩存行在M狀態(tài),則直接寫入;如果在S狀態(tài),則先更新為M狀態(tài)再寫入。4寫回操作當(dāng)緩存行被替換時(shí),如果狀態(tài)為M,則需要寫回主存。MESI一致性協(xié)議特點(diǎn)MESI協(xié)議是一種改進(jìn)的緩存一致性協(xié)議,通過定義4種緩存行狀態(tài)來有效管理緩存數(shù)據(jù)。狀態(tài)定義M(修改狀態(tài))、E(獨(dú)占狀態(tài))、S(共享狀態(tài))和I(無效狀態(tài)),可準(zhǔn)確反映緩存行的最新狀態(tài)。運(yùn)作機(jī)制MESI通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換,有效避免了總線風(fēng)暴,提高了多處理器系統(tǒng)的性能和可擴(kuò)展性。應(yīng)用領(lǐng)域MESI廣泛應(yīng)用于多處理器系統(tǒng)、共享存儲(chǔ)系統(tǒng)以及其他需要緩存一致性管理的領(lǐng)域。虛擬存儲(chǔ)器1工作原理將主存分成頁(yè)面，使用頁(yè)表將虛擬地址映射到物理地址。2頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器將地址空間劃分為固定大小的頁(yè)面，采用基于頁(yè)表的地址翻譯。3分段式虛擬存儲(chǔ)器將地址空間劃分為可變長(zhǎng)度的段，以段為單位進(jìn)行地址翻譯。虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)可以讓程序使用的地址空間大于實(shí)際的物理內(nèi)存容量。通過頁(yè)式或分段式的地址映射機(jī)制，將虛擬地址轉(zhuǎn)換為物理地址，實(shí)現(xiàn)了更大的可用內(nèi)存空間。這不僅提高了內(nèi)存利用率，還能為進(jìn)程提供獨(dú)立的地址空間。虛擬存儲(chǔ)器的工作原理內(nèi)存容量擴(kuò)展虛擬存儲(chǔ)器通過將部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在硬盤上的方式來擴(kuò)展計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量。只有被頻繁訪問的數(shù)據(jù)保留在內(nèi)存中,而較少使用的數(shù)據(jù)被換出到硬盤上。地址空間管理虛擬存儲(chǔ)器為每個(gè)進(jìn)程提供一個(gè)連續(xù)的地址空間。操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)將虛擬地址映射到實(shí)際的物理地址,實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配和管理。頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器1連續(xù)地址空間頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器將邏輯地址空間劃分為固定大小的頁(yè)面,映射到物理內(nèi)存的頁(yè)框上。2頁(yè)面置換算法當(dāng)需要訪問的頁(yè)面不在物理內(nèi)存中時(shí),需要使用頁(yè)面置換算法將其調(diào)入內(nèi)存。3硬件支持頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器需要硬件提供頁(yè)表以及頁(yè)表基址寄存器等支持。分段式虛擬存儲(chǔ)器空間劃分將邏輯地址空間劃分為多個(gè)不同大小的段,每個(gè)段可以獨(dú)立管理和訪問。靈活性滿足不同應(yīng)用程序?qū)?nèi)存空間大小的需求,提高內(nèi)存利用率。保護(hù)機(jī)制每個(gè)段可設(shè)置訪問權(quán)限,提高系統(tǒng)安全性和可靠性。缺頁(yè)中斷處理1監(jiān)測(cè)頁(yè)面訪問系統(tǒng)會(huì)監(jiān)控每個(gè)進(jìn)程訪問虛擬地址的情況,一旦發(fā)現(xiàn)當(dāng)前進(jìn)程訪問的頁(yè)面不在物理內(nèi)存中,就會(huì)觸發(fā)缺頁(yè)中斷。2查找頁(yè)表操作系統(tǒng)會(huì)查找頁(yè)表,確定所訪問虛擬地址對(duì)應(yīng)的物理頁(yè)面地址。如果頁(yè)表項(xiàng)無效,則表示發(fā)生了缺頁(yè)中斷。3頁(yè)面調(diào)度系統(tǒng)會(huì)根據(jù)頁(yè)面置換算法,選擇合適的頁(yè)面進(jìn)行置換,將所需頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存,并更新頁(yè)表,最后恢復(fù)進(jìn)程執(zhí)行。頁(yè)面置換算法先進(jìn)先出(FIFO)按照進(jìn)入頁(yè)表的先后順序進(jìn)行替換，淘汰最早進(jìn)入頁(yè)表的頁(yè)面。簡(jiǎn)單高效但無法反映頁(yè)面的使用頻率。最近最少使用(LRU)根據(jù)頁(yè)面的訪問時(shí)間進(jìn)行替換，淘汰最長(zhǎng)時(shí)間未訪問的頁(yè)面?？煞从稠?yè)面的使用頻率但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。最少使用算法根據(jù)