第9章 存储管理 计算机软件技术基础机械工业出版社
计算机软件技术基础 机械工业出版社 第9章 存储管理
本章基本内容与要求 基本内容 存储器层次结构 口存储管理任务 口实存储管理 口虚拟存储管理
本章基本内容与要求 ◼ 基本内容 ❑ 存储器层次结构 ❑ 存储管理任务 ❑ 实存储管理 ❑ 虚拟存储管理
本章基本内容与要求 要求 口掌握存储管理任务 掌握存储管理、实存储管理 口了解存储器层次结构
本章基本内容与要求 ◼ 要求 ❑ 掌握存储管理任务 ❑ 掌握存储管理、 实存储管理 ❑ 了解存储器层次结构
91存储管理的概念与任务 存储器层次结构 存储管理任务
9.1存储管理的概念与任务 一、存储器层次结构 二、存储管理任务
存储器层次结构 更小 存器 CPU寄存器保存来自高速缓存 更快 存储器的字 Ll高速缓存 (每字节) (SRAM Ll高速缓存保存取自L2高速缓存 更贵的 的高速缓存行 L2高速缓存 存储设备 ( SRAM L2高速缓存保存取自L3高速缓存 L3高速缓存 的高速缓存行 K SRAM L3高速缓存保存取自主存 更大 主存 的高速缓存行 更慢 L4 DRAM (每字节) 主存保存取自本地磁盘 的磁盘块 更便宜的 L5; 本地二级存储 (本地磁盘) 存储设备 本地磁盘保存取自远程网络 服务器上磁盘的文件 远程二级存储 (分布式文件系统,Wcb服务器)
一、 存储器层次结构
二、存储管理任务 1.主存空间分配 2.地址映射 3.内存保护 4.内存“扩充
二、存储管理任务 1. 主存空间分配 2. 地址映射 3. 内存保护 4. 内存“扩充
1主存空间分配 主存空间分配的任务是动态地为不断进进出出的作业分配 主存空间,作业运行完成后,及时回收主存空间。操作系 统在实现内存分配时,可采取以下两种方式: 1)静态分配方式每个作业的主存空间是在作业装入时确 定的;在作业装入后的整个运行期间,不允许再申请新的 主存空间,也不允许作业在主存中“移动”。 2)动态分配方式每个作业的主存空间是在作业装入时确 定的;但在作业运行过程中,允许继续申请新的附加主存 空间,以适应程序和数据的动态增长,也允许作业在主存 中“移动”。 为了实现主存分配,在主存分配的机制中应具有以下结构 和功能:1)记住状态:;2)决定主存分配策略;3)主存分 配功能;4)主存回收的技术和策略
1.主存空间分配 ◼ 主存空间分配的任务是动态地为不断进进出出的作业分配 主存空间，作业运行完成后，及时回收主存空间。操作系 统在实现内存分配时，可采取以下两种方式： ◼ 1）静态分配方式 每个作业的主存空间是在作业装入时确 定的；在作业装入后的整个运行期间，不允许再申请新的 主存空间，也不允许作业在主存中“移动”。 ◼ 2）动态分配方式 每个作业的主存空间是在作业装入时确 定的；但在作业运行过程中，允许继续申请新的附加主存 空间，以适应程序和数据的动态增长，也允许作业在主存 中“移动”。 ◼ 为了实现主存分配，在主存分配的机制中应具有以下结构 和功能：1) 记住状态；2) 决定主存分配策略；3 )主存分 配功能；4) 主存回收的技术和策略
2地址映射 通常,程序的起始地址都是从“0”开始的,程序中的其 它地址都是相对于起始地址计算的,该地址被称为逻辑地 址(或相对地址)。由这些地址所形成的地址范围称为( 作业)地址空间。此外,主存单元的编号称为物理地址( 或绝对地址),由主存中的一系列单元所限定的地址范围 称为存储空间。 500 n-1 程序1逻辑地址空间 程序1物理地址空间 830 0 程序地址空间 1 程序2逻辑地址空间 物理地址空间
2.地址映射 ◼ 通常，程序的起始地址都是从“0”开始的，程序中的其 它地址都是相对于起始地址计算的，该地址被称为逻辑地 址（或相对地址）。由这些地址所形成的地址范围称为（ 作业）地址空间。此外，主存单元的编号称为物理地址（ 或绝对地址），由主存中的一系列单元所限定的地址范围 称为存储空间
2地址映射 重定位 内存 寄存器 14000 逻辑地址 物理地址 CPU 346 14346 MMU
2.地址映射 CPU 内存 逻辑地址 物理地址 346 14346 重定位 寄存器 MMU 14000 +
3内存保护 内存保护是为多个程序共享内存提供保障,使在内存中的 各道程序只能访问自己的区域,避免各道程序间相互干扰 特别是当一道程序发生错误时,不致影响其它程序的运 。通常由硬件完成保护功能,由软件辅助实现。实现方 法有界限寄存器和存储保护键等方法。 1)界限寄存器每个进程都有自己独立的进程空间,如果 哪个进程在运行时所产生的地址在其地址空间之外,则发 生地址越界。即当程序要访问某个内存单元时,由硬件检 查是否允许,如果允许则执行,否则产生地址越界中断, 由操作系统进行相应处理。一般提供一对寄存器,即基址 寄存器/限长寄存器,分别存放起始地址和长度;或者是 对上界寄存器/下界寄存器。 2)存储保护键给操作系统区和各个进程空间分别分配不 同的整数作为键值,每个进程分别保存自己的键值,进彳 则同意,否则拒绝访问。 当前键值和被访问分区的键值,相等
3.内存保护 ◼ 内存保护是为多个程序共享内存提供保障，使在内存中的 各道程序只能访问自己的区域，避免各道程序间相互干扰 ，特别是当一道程序发生错误时, 不致影响其它程序的运 行。通常由硬件完成保护功能，由软件辅助实现。实现方 法有界限寄存器和存储保护键等方法。 ◼ 1）界限寄存器 每个进程都有自己独立的进程空间，如果 哪个进程在运行时所产生的地址在其地址空间之外，则发 生地址越界。即当程序要访问某个内存单元时，由硬件检 查是否允许，如果允许则执行，否则产生地址越界中断， 由操作系统进行相应处理。一般提供一对寄存器，即基址 寄存器/限长寄存器，分别存放起始地址和长度；或者是一 对上界寄存器/下界寄存器。 ◼ 2）存储保护键 给操作系统区和各个进程空间分别分配不 同的整数作为键值，每个进程分别保存自己的键值，进行 内存访问的时候匹配当前键值和被访问分区的键值，相等 则同意，否则拒绝访问