第五章存贮器祥解.ppt

* * * * 第五章 存储器 7. 实现 为提高速度，Cache需用全硬件实现，Cache全由静态RAM组成。 * 第五章 存储器 四、虚拟存贮器（Virtual Memory） １. 问题的提出 目前，计算机内存主要由半导体存贮器构成，由于成本、工艺、速度的原因，内存的容量受到了限制，而用户却希望内存的容量越大越好。如：当多个用户同时使用一台计算机，或一个很大的程序运行时，内存往往放不下这些程序和数据，怎么办？ 解决的办法是把外存（磁盘）当内存用，CPU仍然只与内存打交道，所需的程序和数据及时自动地从外存调入内存。这样，对用户来讲好象机器有一个容量很大的内存，这种由于把外存当成内存用而扩大了的存贮空间，称为“虚拟存贮器”。 * 第五章 存储器 虚拟存贮器：(对系统程序员不透明，对应用程序员透明） 由主存和联机工作的辅存组成，主存速度快，但容量小，价格贵，辅存容量大，但价格便宜，速度较慢，主存一辅存在硬件、软件的共同作用下，构成一个对应用程序员来讲是单一的，速度相当于主存，容量相当于辅存的存贮系统。 * 第五章 存储器 2. 理论依据 一个程序运行时，在一小段时间内，只会用到程序和数据的很小一部分，仅把这部分程序和数据装入主存储器即可。更多的部分可以在用到时随时从磁盘调入主存。在操作系统和相应硬件的支持下，数据在磁盘和主存之间按程序运行的需要自动成批量地完成交换。 * 第五章 存储器 3. 相关概念 ⑴ 地址（虚拟地址） 程序员编程以及CPU通过指令访问内存 所用的程序地址。其寻址空间完全由指令中的地址码长度决定，如地址码32位，寻址空间可过4G。 ⑵ 物理地址（真实地址） 内存实际提供的地址，其可寻址空间大小完全由内存容量决定。 ⑶ 辅存地址：磁盘地址空间 形式地址、有效地址、指令的地址、指令中的地址 * 第五章 存储器 4. 地址映像与地址变换 地址映象：虚存到实存的地址映象，同实存到Cache的很相似，只是缓存要解决CPU与内存速度差异的问题，故应由硬件实现，虚存主要解决内存与外存的容量差距问题，故多由软件实现。从概念上，缓存技术与虚存技术有很多相似之处，只是实现细节不同而已。 * 第五章 存储器 地址变换：虚拟地址的可寻址空间远大于内存的可寻址空间，于是出现了虚拟存贮器必须解决的问题—虚实地址变换如何实现？ 一般由O.S自动转换： 页式存储管理 段式存储管理 段、页式存储管理 * 5、虚拟存储器的存储管理方式 *虚存(辅存)-主存信息交换单位种类： ①程序段—程序模块化结构的基本空间单位(大小可变)， 便于面向程序进行管理； ②信息页—大小固定的信息空间单位，常称页或页面， └→类似于Cache块大小设置，页大小一般有几KB 便于面向硬件进行管理。 第五章 存储器 * *虚存空间管理方式： (常称为虚存管理、或存储管理) ①段式管理— 以程序段为信息交换单位的虚存-主存管理方式； ②页式存储管理— 以信息页为信息交换单位的虚储-主存管理方式； ③段页式存储管理— 段式+页式(信息页为单位)的虚存-主存管理方式。 第五章 存储器 (1)段式存储管理 *信息交换单位：程序段(大小因程序而异)； *存储管理：主存以程序段大小为单位分配空间给程序用； 管理表格—段表(指明各程序段被分配的主存位置、≤2段号位数) *虚-实地址变换方法：即CPU访问的程序地址→MM地址变换 虚存管理段表 段起始地址 装入位 段长 0K 1 1K 0 4K 4K 1 2K 段号 0 1 2 1K 段0 程序逻辑空间 长度 4K 段1 2K 段2 主存物理空间 地址 段0 段2 0 1K 4K 9K 12K-1 虚地址 实地址 装入 段起始地址 段长 1 xx … 段表 段号 段内地址 物理地址 段表基址 + 段起始地址 回下页 回100页 (2)页式存储管理 *信息交换单位：信息页(大小固定)； *存储管理：虚存空间和主存空间按信息页大小划分成若干逻辑页和物理页，主存以页为单位分配空间给程序用； 管理表格—页表(指明各逻辑页被分配的物理页、≤2逻辑页号位数) *虚-实地址变换方法： 逻