chap8-存储管理讲述.ppt

8.6.2 存储管理 存储管理研究的问题：如何更好地管理和合理地使用计算机的存储器。存储器资源是计算机系统中最为重要的资源，也是系统进程和用户进程争夺最激烈的资源。存储管理的好坏，往往直接影响到整个计算机系统的效率。 存储管理的管理对象：内存储器以及作为内存的扩展和延伸的外存储器(辅存)。内存储器用来临时存放系统运行时所需的信息，它具有存取速度快和随机存取的特点，但容量一般较小，价格也较昂贵。磁带、磁盘、光盘等称为外存储器(简称外存)，外存储器用来存放永久信息，它具有容量大和非随机存取的特点，但存取速度较慢。 1、重要术语 逻辑空间和物理空间 逻辑空间是程序设计人员的编程空间，若程序设计人员使用机器指令编程序，则编程空间是由程序设计人员自己确定的；若程序设计人员使用高级语言编程序，则编程空间是由编译程序产生的。目标程序的地址空间不是内存真正的地址，而是逻辑地址。一个用户作业目标程序的逻辑地址的总体称为该作业的地址空间。 物理空间是指内存空间，是由物理存储单元组成的，是内存储器中真实地址(叫物理地址)的总体，是由存储器地址总线扫描出来的空间。它的大小取决于实际的内存容量。 虚拟存储 主机直接访问的存储器速度快，但容量小，价格贵；外存储器容量大，价格便宜，但速度慢。如何合理组织这两种存储器，充分发挥各自的长处，是存储管理需要解决的问题之一。这导致了虚拟存储器的概念的出现。所谓虚拟存储器，就是把内外存连起来统一使用。 从程序设计者的角度看，它是一个均匀一致的存储空间，相当于扩大了内存的容量。 其基本思想是，把当前正在使用的部分保留在内存中，其他暂时不用的部分放在外存，运行时根据需要由操作系统把保存在外存的部分调入内存。这种由内存和外存连结成的存储器，称为虚拟存储器(简称虚存)。虚存是逻辑上的概念，从程序设计人员的角度来看，也可把程序的逻辑地址的全体所对应的存储器称为虚拟存储器。这两种说法是等价的。 存储管理方式 分区管理 分区管理的基本思想是，把内存空间静态地或动态地分割成若干大小不等的区域，每个作业分配一片连续的存储空间，程序一次整体装入。分区管理分为固定式分区管理、可变式分区管理和可重定位分区管理。 固定式分区管理，即在系统初启时一次分定，在系统运行期间不变，分割是静态的。固定式分区管理的主要优点是简单易行，特别是对于作业大小可事先知道的专用系统，这种方法比较实用，但是浪费较大，用不完的空间也不允许其他的进程使用。 分页管理 分页存储管理的基本思想 将每个进程的虚拟地址空间按固定大小(如 2KB或 4KB)分成若干个相等的页面，并用 0、1、2…等序号表示，叫做虚页面； 把内存空间也按同样大小分为若干个相等的页面，也用 0、1、2…等序号表示，叫做实页面。 在对进程进行存储分配时，将进程的虚页面映射到内存中的实页面上，这些实页面可以是不连续的。 用户程序的虚页数可以大大超过内存的总页数。正在使用的虚页面在内存中，暂时不用的页则放在磁盘中。虚页和实页之间的映射是通过页表来实现的，每个在运行的进程都有一张页表，当进程需要使用某个不在内存中的虚页面时，则发出缺页中断，调入缺页并修改页表，继续执行被中断的进程。一次只须把程序的一部分装载到内存。 分段存储管理 一个用户程序通常由一个主程序、若干个子程序和数据区组成，我们把每一个像这样的逻辑信息组称做“段”，这时用户程序的逻辑地址空间变成了二维地址空间（把整个逻辑地址空间分为若干段，每一个段段内又从0开始记数）。我们可以以“段”为单位进行内存管理。这就是“分段式”内存管理的思想。 “段”是信息的逻辑单位，是由程序设计人员规定的，其长度随程序的不同而变化的； 分页管理中的页面，对用户和程序员来说都是不可见的，一切都由操作系统和硬件相互配合完成：确定页的长度，进行分页等。 段页结合存储管理 段内再进行分页 段页结合是指在分段的基础上，对各个段又进行分页。把段调入内存时，虚页面与对实页面相对应，一页一页地存放。 同一信息段的各页可以不连续地存放于内存中，减少了移动的开销。 不需要把一个段整段地调进内存，而是在程序执行过程中根据需要按该段的分页逐页请调，分段的最大长度不受内存大小的限制。 存储保护 存储保护通常是由软件与硬件的相互配合来实现信息的共享与保护的。存储保护包括两方面的内容： 越界保护 越界保护一般是通过一对界地址寄存器实现的。在分页和分段环境下，利用给出的作业的最大页号 (页表长度 )和段号 (段表长度 )实现。程序运行时，页表长度或段表长度被放入页表或段表地址寄存器的左边部分，当中央处理机访问某虚拟地址时，硬件自动把页号 (段号 )与页表 (段表 )长度进行比较；在分段环境下还要将段内地址与段表中段长度进行比较，如果合法，才进行地址转换，否则产生越界中断信号。 * 存储