存储管理-1.ppt

4.1.1 存储器的层次结构 1. 存储器的层次结构 在现代计算机系统 中，存储器是信息管理 的来源与归宿，占据重 要位置。但是，在现有 技术条件下，任何一种 存储装置，都无法同时 从速度与容量两方面， 满足用户的需求。实际 上它们组成了一个速度 由快到慢，容量由小到 大的存储装置层次。 存储器的层次结构   高速缓存Cache： 少量的、非常快速、昂贵、易变的 内存RAM： 若干兆字节、中等速度、中等价格、易变的 磁盘： 数百兆或数千兆字节、低速、价廉、不易变的 由操作系统协调这些存储器的使用  4.1.2 存储管理的目的 1)主存的分配和管理：当用户需要内存时,系统为之分配相应的存储空间；不需要时，及时回收，以供其它用户使用。 2)提高主存储器的利用率：不仅能使多道程序动态地共享主存，提高主存利用率，最好还能共享主存中某个区域的信息。 存储管理的目的（续） 3)“扩充”主存容量：为用户提供比主存物理空间大得多的地址空间，以至使用户感觉他的作业是在这样一个大的存储器中运行。 4)存储保护：确保多道程序都在各自分配到存储区域内操作，互不干扰，防止一道程序破坏其它作业或系统文件的信息。  4.1.3. 基本概念 1.定位（存储分配）：为具体的程序和数据等分配存储单元或存储区工作。 2.映射：把逻辑地址转换为相应的物理地址的过程。 3.隔离：按存取权限把合法区与非法区分隔，实现存储保护。  4.名空间 程序员在程序中定义的标识符 程序符号集合 由程序员自定义 没有地址的概念  地址空间及存储空间 5.地址空间 程序用来访问信息所用地址单元的集合 逻辑（相对）地址的集合 由编译程序生成 6.存储空间 主存中物理单元的集合 物理（绝对）地址的集合 由装配程序等生成  8.存储共享 内存共享：两个或多个进程共用内存中相同区域 目的：节省内存空间，提高内存利用率 实现进程通信（数据共享） 共享内容： 代码共享，要求代码为纯代码 数据共享  9.存储保护与安全 保护目的： 为多个程序共享内存提供保障,使在内存中的各道程序, 只能访问它自己的区域，避免各道程序间相互干拢，特别是当一道程序发生错误时, 不致于影响其他程序的运行。通常由硬件完成保护功能，由软件辅助实现。（特权指令不能完成存储保护。） 2. 可重定位装入方式 实质上，地址重定位是一个地址变换过程，是把作业地址空间中使用的逻辑地址变换成内存空间中的物理地址的过程。这种地址变换就是前面所说的地址映射。 根据对地址变换进行的时间及采用技术手段的不同，把重定位分为静态重定位和动态重定位两类。可重定位装入方式采用的的是静态重定位技术。 采用装入时动态链接方式，虽然可将一个装入模块装入到内存的任何地方，但装入模块的结构是静态的，表现在：1. 进程（程序）在整个执行期间，装入模块是不改变的；2. 每次运行时的装入模块是相同的。并且事先无法知道本次要运行哪些模块，只能将所有可能要运行的模块在装入时全部链接在一起，而实际上往往有些目标模块根本不会运行。  4.2.3 重定位 把作业地址空间中使用的逻辑地址变换成内存空间中的物理地址的过程。又称地址映射。如下图，作业i经过重定位，把地址集合映射到以1000为始址的内存中，作为作业i的存储空间。 1. 重定位的类型 1)静态重定位:当用户程序被装入内存时，一次性实现逻辑地址到物理地址的转换，以后不再转换（一般在装入内存时由软件完成）作业i在执行前一次变址，直到该作业完成退出内存为止。 2)动态重定位 2.动态重定位的实现方式 重定位寄存器：在执行一条指令取操作数时，要将指令给出的有效地址(500)与重定位寄存器中的内容（1000）相加，得访问地址（1500），从而实现了地址动态修改。 映象方式：采用页表来描述虚、实页面的对应关系 。 4.3.1 单用户存储管理 在单道环境下，不管是单用户系统还是单道批处理系统，进程（作业）执行时除了系统占用一部分主存外，剩下的主存区域全部归它占用。主存可以划分为三部分：?系统区、用户区、空闲区。用户占用区是一个连续的存储区所以又称单一连续区存储管理。 单用户系统在一段时间内，只有一个进程在内存，故内存分配管理十分简单，内存利用率低。内存分为两个区域，一个供操作系统使用，一个供用户使用 工作流程 单一连续区分配采用静态分配和静态重定位方式，亦即作业或进程一旦进入主存，就一直等到它运行结束后才能释放主存。如下图所示的主存分配与回收法。并且由装入程序检查其绝对地址是否超越，即可达到保护系统的目的。 工作流程