4.3存储空间组织.ppt

§4.3 存储空间的组织 一、内存储器的管理技术 二、外存储器中文件的组织结构 2．文件目录结构 文件目录的组织与管理是文件管理中的一个重要方面，目前大多数操作系统都采用多级目录结构，又称树型目录结构. 理 解：存储器管理的功能；存储器有关概念； 界地址存储管理、分页存储管理、分段存储管理、 段页式存储管理的存储管理基本技术。 熟练掌握：虚拟存储器的概念 了 解：文件系统的概念，文件的分类，文件 的目录结构，文件的物理结构。 学习要求 作业：4.12,4.13 存储管理的主要目的是既要有利于内存的充分利用，又要方便用户的使用。从这个目标出发，存储管理程序应有如下一些功能。 1．存储空间的分配和回收 任何进程要在CPU上执行，都必须首先装入内存，需要一定数量的存储单元用以存放程序和数据。因此，存储管理程序应采用一定的方法，把内存划分为若干部分，在收到请求后，为进程分配内存空间。进程运行结束时，存储管理程序应将其所占用的内存空间收回。 2.为了保证CPU执行程序指令时能正确访问存储单元，需要将用户程序中的逻辑地址转换为运行时可由机器直接寻址的物理地址，这一过程称为地址映射或地址重定位。 3．存储保护与共享 由于各用户程序与操作系统同在内存，因此，一方面允许各用户程序能够共享系统或用户的程序和数据，另一方面又要求各程序之间互不干扰或破坏对方。 4．存储器的扩充 由于多道程序的引入，使内存资源更为紧张，为了使用户在编制程序时不受内存容量的限制，可以在硬件支持下，将外存作为主存的扩充部分供用户程序使用，这就是内存扩充。内存扩充可以使用户程序得到比实际内存容量大得多的“内存”空间，从而极大地方便了用户。 用户程序的主要处理阶段: 1） 编辑阶段：创建源文件 2） 编译阶段：生成目标文件 3） 连接阶段：生成可执行文件 4） 装入阶段：重定位，装入内存 5） 运行阶段：得到结果 1.虚拟存储器的基本特征： 1)虚拟扩充：不是物理上，而是逻辑上扩充了内存 容量 2)部分装入：每个作业不是全部一次性地装入内存， 而是只装入一部分 3)离散分配：不必占用连续的空间，而是“见缝插针”。 4)多次对换：所需的全部程序和数据要分成多次调 入内存 2.虚拟存储器受到的限制：外存的容量 对换技术： 作业（或进程）在内存和磁盘之间交换，换出暂时不能运行的作业（或进程）；换入具备运行条件的作业（或进程）。 通过紧缩可解决碎片问题；作业在内存中可以移动。 优点：解决了碎片的问题，提高了主存利用率； 缺点：增加了开销，但须消耗大量的CPU时间。 在分区存储管理中，要求将作业存放在一片连续的存储区域中，因而会产生内存碎片问题。尽管通过拼接技术可以解决碎片问题，但拼接非常耗时，这种解决方案的代价较高。如果能将一个作业存放到多个不相邻的内存区域中，就可以避免拼接，并有效地解决碎片问题。基于这一思想引人了分页存储管理。 在分页系统中，为了实现地址转换，还需要建 立一些表：页表，存储分块表，作业表 在分页系统中，为了实现地址转换，还需要建立一些表。 2.请求分页的基本思想 1)地址空间分页，内存分块，页与块大小相同； 2)作业部分装入内存。 3)作业所占的各块不连续。 4)硬件通过页表生成访内地址。 5)若缺页，进行缺页中断处理，换入内存。 6)利用快表可加速地址转换。 在页式存储管理方案中，为作业分配的主存空间地址可以是不连续的，但作业的逻辑空间地址仍然要求是连续的。而在实际中，一个用户的程序往往是由若干功能相对独立的模块组成的，如主程序模块、子程序模块、数据块等。我们把各种相对独立的程序和数据模块称为段。每个段都具有完整的逻辑意义。段式存储管理就是以段作为基本单位的主存管理方法。 在分段存储管理方案中，通常采用动态连接管理的方法。即在作业开始运行时，只需把主程序装入内存，而其他的程序均保存在外存中。仅挡住程序或其他程序运行过程中需要调用某个子程序时才为其分配内存空间，装入内存并执行它，从而避免了不必要的时间和存储空间的浪费。 计算机系统中存在大量信息，这些信息以文件的形式存放在外存上，为了管理外存上的文件，操作系统中设置了管理文件的功能模块——文件系统。文件系统负责管理文件，并为用户提供对文件进行存取、共享及保护的手段。 操作系统中负责管理和存取文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。文件系统由三部分组成：与文件管理有关的软件、被管理的文件以及实施文件管理所需的数据结构。从系统角度看，文件系统是对