《操作系統(tǒng)》第4章 存儲(chǔ)管理ppt課件.ppt

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1、第4章存儲(chǔ)管理4.1存儲(chǔ)管理概述4.2簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)管理4.3分頁(yè)式存儲(chǔ)管理4.4請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理4.5分段存儲(chǔ)管理4.6段頁(yè)式存儲(chǔ)管理4.7WindowsXP的內(nèi)存管理2021/7/281HZAU理學(xué)院計(jì)算機(jī)系姚娟4.1存儲(chǔ)管理概述存儲(chǔ)管理是指存儲(chǔ)器資源（主要指內(nèi)存并涉及外存）的管理。存儲(chǔ)器資源的組織（如內(nèi)存的組織方式）地址變換（邏輯地址與物理地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系維護(hù)）虛擬存儲(chǔ)的調(diào)度算法2021/7/282HZAU理學(xué)院計(jì)算機(jī)系姚娟存儲(chǔ)組織存儲(chǔ)器的功能是保存數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)器的發(fā)展方向是高速、大容量和小體積。內(nèi)存在訪問(wèn)速度方面的發(fā)展：DRAM、SDRAM、SRAM等；硬盤(pán)技術(shù)在大容量

2、方面的發(fā)展：接口標(biāo)準(zhǔn)、存儲(chǔ)密度等；存儲(chǔ)組織是指在存儲(chǔ)技術(shù)和CPU尋址技術(shù)許可的范圍內(nèi)組織合理的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。微機(jī)中的存儲(chǔ)層次組織：訪問(wèn)速度越慢，容量越大，價(jià)格越便宜；最佳狀態(tài)應(yīng)是各層次的存儲(chǔ)器都處于均衡的繁忙狀態(tài)（如：緩存命中率正好使主存讀寫(xiě)保持繁忙）；2021/7/283HZAU理學(xué)院計(jì)算機(jī)系姚娟存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)高速緩存：DataCacheTLB(TranslationLookasideBuffer)內(nèi)存：DRAM,SDRAM等；外存：軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)、磁帶等；高速緩存主存外存cpu可訪n+k~幾百knM~幾百M(fèi)n+M~nG(G=1kn)2021/7/284HZAU理學(xué)院計(jì)算

3、機(jī)系姚娟存儲(chǔ)管理目的方便用戶，使用戶減少甚至擺脫對(duì)存儲(chǔ)器使用的管理。提高內(nèi)存資源的利用率，關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)內(nèi)存共享?，F(xiàn)代操作系統(tǒng)可區(qū)分兩類(lèi)主存：物理主存共享的基礎(chǔ)；由0～（m－1）個(gè)物理地址組成。邏輯主存主存以分片方式實(shí)現(xiàn)共享：按區(qū)分配：根據(jù)實(shí)際需要?jiǎng)澐譃榇笮〔坏鹊膮^(qū)域。按頁(yè)分配：劃分為大小相等的塊。2021/7/285HZAU理學(xué)院計(jì)算機(jī)系姚娟存儲(chǔ)管理的功能主存儲(chǔ)空間的分配和回收（靜態(tài)、動(dòng)態(tài)）地址轉(zhuǎn)換主存儲(chǔ)空間的保護(hù)保護(hù)操作系統(tǒng)占有的主存區(qū)保護(hù)各程序的私有主存區(qū)保護(hù)可供多個(gè)程序訪問(wèn)的主存共享區(qū)主存儲(chǔ)空間的共享主存儲(chǔ)器資源的共享某一主存區(qū)域的共享主存儲(chǔ)空間的擴(kuò)充2021/7/

4、286HZAU理學(xué)院計(jì)算機(jī)系姚娟重定位（地址映射）邏輯地址（相對(duì)地址，虛地址）：用戶的程序經(jīng)過(guò)匯編或編譯后形成目標(biāo)代碼，目標(biāo)代碼通常采用相對(duì)地址的形式。其首地址為0，其余指令中的地址都相對(duì)于首地址來(lái)編址。不能用邏輯地址在內(nèi)存中讀取信息。物理地址（絕對(duì)地址，實(shí)地址）：內(nèi)存中存儲(chǔ)單元的地址。物理地址可直接尋址。2021/7/287HZAU理學(xué)院計(jì)算機(jī)系姚娟作業(yè)的名字空間、邏輯地址空間和裝入后的物理空間符號(hào)源程序目標(biāo)代碼可執(zhí)行代碼匯編編譯連接地址重定位名字空間地址空間存儲(chǔ)空間:x=x+1::R=XR=R+1X=R:0:K????100:100+K:R=XR=R+1X=R:20

5、21/7/288HZAU理學(xué)院計(jì)算機(jī)系姚娟地址重定位地址重定位：將虛擬空間中已鏈接和劃分好的內(nèi)容裝入內(nèi)存，并將虛擬地址映射為內(nèi)存地址的問(wèn)題。稱(chēng)之為地址重定位或地址映射。實(shí)現(xiàn)地址映射的方式（對(duì)可執(zhí)行程序）：直接定位：早期單道系統(tǒng)中靜態(tài)重定位動(dòng)態(tài)重定位2021/7/289HZAU理學(xué)院計(jì)算機(jī)系姚娟靜態(tài)重定位在可執(zhí)行文件中，列出各個(gè)需要重定位的地址單元和相對(duì)地址值。當(dāng)用戶程序被裝入內(nèi)存時(shí)，一次性實(shí)現(xiàn)邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換，以后不再轉(zhuǎn)換（一般在裝入內(nèi)存時(shí)由軟件完成）。即：裝入時(shí)根據(jù)所定位的內(nèi)存地址去修改每個(gè)重定位地址項(xiàng)，添加相應(yīng)偏移量。評(píng)價(jià):優(yōu)點(diǎn)：不需硬件支持，可以裝入有限多

6、道程序缺點(diǎn)：一個(gè)程序通常需要占用連續(xù)的內(nèi)存空間，程序裝入內(nèi)存后不能移動(dòng)。不易實(shí)現(xiàn)共享。2021/7/2810HZAU理學(xué)院計(jì)算機(jī)系姚娟說(shuō)明：重定位表中列出所有修改的位置。如：重定位表的150表示相對(duì)地址150處的內(nèi)容為相對(duì)地址(即100為從0起頭的相對(duì)位置)。在裝入時(shí)，要依據(jù)重定位后的起頭位置(2000)修改相對(duì)地址。重定位修改：重定位表中的150->絕對(duì)地址2150(=2000+150)內(nèi)容修改：內(nèi)容100變成2100(=100+2000))。2021/7/2811HZAU理學(xué)院計(jì)算機(jī)系姚娟動(dòng)態(tài)重定位動(dòng)態(tài)地址映射是在程序執(zhí)行時(shí)由系統(tǒng)硬件完成從邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換的

7、。動(dòng)態(tài)地址映射是由硬件地執(zhí)行時(shí)完成的，程序中不執(zhí)行的程序就不做地址映射的工作，這樣節(jié)省了CPU的時(shí)間。重定位寄存器的內(nèi)容由操作系統(tǒng)用特權(quán)指令來(lái)設(shè)置，比較靈活。實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)地址映射必須有硬件的支持，并有一定的執(zhí)行時(shí)間延遲?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中都采用動(dòng)態(tài)地址映射技術(shù)。2021/7/2812HZAU理學(xué)院計(jì)算機(jī)系姚娟優(yōu)點(diǎn)：OS可以將一個(gè)程序分散存放于不連續(xù)的內(nèi)存空間，可以移動(dòng)程序，有利用實(shí)現(xiàn)共享。能夠支持程序執(zhí)行中產(chǎn)生的地址引用，如指針變量（而不僅是生成可執(zhí)行文件時(shí)的地址引用）。缺點(diǎn)需要硬件支持（通常是CPU），OS實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜。它是虛擬存儲(chǔ)的基礎(chǔ)。20