浅析计算机虚拟化储存管理

吴昊野

摘 要 DRAM是计算机主存主要的构成。主存的储存容量受到限制，主要是由于技术和成本等原因。还因为各种不同的计算机配置的物理内容内存容量也不相同。而程序设计时，人们显然也不希望受到特定计算机的物理内存大小的限制。 所以解决这两个之间的矛盾需要解决一个重要的问题。还有很多系统都支持多道程序的运行。怎样让多个程序有效率而安全地共享主程序需要解决的另一个问题。而为了解决这两个问题。在计算机中采用了虚拟储存技术，程序员在一个不受物理内存空间限制，并且比物理内存空间大的还要多的虚拟的逻辑地址空间中编写程序，就好像每个程序都独立拥有一个巨大的储存空间一样。在执行的过程中，把当前正在执行的，一部分程序和相应的数据调入主存，其他暂时不用的部分就暂时放到磁盘上。而这种借用外存为程序提供的很大的虚拟存储空间称为虚拟存储器。

关键词 虚拟化 存储管理 主存

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A

1指令执行

指令中的逻辑地址通过硬件将转化为主存的物理地址。在转换地址过程中，要检查是否发生访问信息缺失，地址越界或访问越权，若发生信息缺失，则由操作系统进行贮存和磁盘之间的信息交换。如果发生了地质越界或访问越权则由操作系统进行存储访问的异常处理。由此看来，虚拟存储技术既解决了编程空间受限制的问题，也解决了多道程序共享主程带来的安全等各种问题。虚拟存储器机制，由硬件与操作系统共同协作实现，涉及到计算机系统许多层面。包括操作系统中的许概念。比如进程，进程的上下文切换，虚拟地址空间，缺页处理，存储器管理等。

2存储器管理

在很多道程序的系统中，主存储器的用户，区域需进一步划分给多个进程。划分的任务由os动态执行，这被称为存储器管理。

在早期的时候，计算机采用单道程序执行方式，系统的组成仅仅只包括操作系统和正在执行的一个用户程序，所以无需进行存储器管理，即使有也非常简单容易操作。在现代的计算机中，多数采用多道程序执行方式，系统的主存中包含，有操作系统和若干用户程序。如果主存中净承受很少则当所有进程都需要等待I/Q时，处理器就处在空闲状态。所以，对主权存和利益合理分配，尽可能让更多的进程进入主存，可以很方便最大限度地利用处理器资源。然而，分区和分页是交换技术的的两种执行方式。

2.1分区方式

系统区固定在一个地址范围内，存放操作系统，用户区域用于存放所有用户程序，这是分区方式的两大区域。用户区域的分配由简单固定分区和可变长分区的两种方式。固定分区的基本思想为，是用长度不等的固定场分区，当一个进程调入贮存时，分配一个能容纳它的最小分区给他。多数情况下进程对分区大小的需求不会和提供的分区一样大小所以采用固定长度，分区会大大浪费储存空间。

比简单固定分区更有效的方式是动态可变长分区，分配的，分区大小与进程所需大小是一样的。贮存除了操作系统占据的，空间除外，其余空间，把3个进程调入组成，假定从操作系统末端开始装入，结果在存储器末端留下一个很小的空缺，因为他很小不能装入下一个进程。，所以将进程交换，可以让空间足够分配给下一其他进程。

2.2分页方式

分页方式的基本思想是，把主存分成固定长期也比较小的存储块称为页框，每个进程也被划分成固定长的程序快成为夜，程序块被装到可用的存储块中，并且无需用连续页框来存放一个进程。如果内存页框的过程中，对程序员是透明的，因为程序员不需要知道程序运行时，具体会装到哪个页框，因而程序已给出的指令和数据的地址，不是真正的贮存物理地址。程序员是在一个虚拟的逻辑地址空间中编写程序，经常把程序中所用的地址称为虚拟地址或逻辑地址，而真正访问的主存地址，被称为物理地址。在现代操作系统中，采用了“请求分页”的分页式虚拟存储管理方式，所谓请求分页，就是指将当前需要的页面装入主存页框中，而不需要的页面则存放在外存中，这是现代计算机常用的虚拟存储器，存储管理的基本思想。

3虚拟储蓄器的实现

要实现虚拟存储器机制。也必须考虑交换块的大小问题，映射问题、写一致性问题等等。考虑到缺页代价的巨大和磁盘，访问第一个数据的开销，通常将主存和磁盘之间的，交换页面设定得比较大，比在cache和主存之间交换的主权块大得多，典型的有4kb和8kb等。 在虚拟存储器机制中采用全相联映射。每个虚拟也可以存放到存放到的任何一个空闲位置，因此，虚拟存储器机制必须要有一种方法来确定，每个进程的各个页面所存放的对应主存位置或磁盘位置，根据对此问题解决方法的不同。

4总结

计算机技术得到了越来越广泛的发展，计算机软件的数据接口技术能够使得不同的计算机软件得到很好地链接，从而使得用户的工作变得更加的整体化，因此对于计算机软件的数据接口进行研究有着重要的意义。本文首先对于计算机软件数据接口的现状进行了简单的分析，然后对于对其进行设计的过程中需要注意的问题进行了说明，最后对于计算机软件的数据接口的应用进行了分析，希望能够促进计算机科技的发展。

参考文献

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