CH主存器和连续存储管理.ppt

CH4 存储管理(1) 4.1 主存储器 4.2 连续存储空间管理 4.3 分页式存储管理 4.4 分段式存储管理 4.5 虚拟存储管理 CH4 存储管理(2) 4.6 实 例 研 究：Intel Pentium存储管理硬件设施 4.7 Windows2000/XP虚拟存储管理 4.8 实例研究：Linux虚拟存储管理 存储管理的功能 主存储空间的分配和去配。 地址转换和存储保护。 主存储空间的共享。 主存储空间的扩充。 4.1 主存储器 4.1.1存储器的层次 4.1.2快速缓存（caching） 4.1.3地址转换与存储保护 4.1.1 存储器的层次(1) 存储器的层次(2)某台计算机存储器层次配置 CPU中的寄存器100个字；高速缓存512KB，存取周期15ns； 主存储器1GB，存取周期60ns； 磁盘容量80GB，存取周期毫秒级； 后援存储容量1TB，存取周期秒级。 寄存器、高速缓存、主存储器和磁盘缓存都属于存储管理的管辖范围，掉电后其中存储的信息不再存在。固定磁盘和可移动存储介质属于设备管理的范围，其中存储的信息可长期保存。磁盘缓存不是一种实际存在的存储介质，它依托于固定磁盘，提供对主存储器存储空间的扩充。 4.1.2高速缓存(Chaching) 高速缓存Caching Cache的管理 Cache数据的一致性问题 Cache数据的一致性问题(1) 层次式存储结构中，相同的数据可能出现在不同的层次上。 多CPU环境中，除维护CPU寄存器外，还包含数据Cache，数据的副本可能同时出现在若干个Cache中。 Cache数据的一致性问题(2) CPU并发地执行，对数据在某个Cache中的修改，会影响到数据所在的所有 Cache，这个问题称作缓冲一致性(Coherency)问题，这种一致性通常由硬件来保证。 Cache数据的一致性问题(3) 分布式环境中，同一个文件的不同副本可能存储在地理上分散的不同计算机中，各个副本在一个地方被修改，所有其他副本立刻就成为过时的了。要确保文件一致性。 4.1.3 地址转换与存储保护 逻辑地址（相对地址）与物理地址（绝对地址） 逻辑地址空间与物理地址空间 地址转换或重定位 静态重定位与动态重定位 存储保护 4.1.3 地址转换与存储保护(5) （2）另一种方式是在程序执行过程中，地址转换工作穿插在指令执行的过程中，每执行一条指令，CPU对指令中涉及的逻辑地址进行转换，这种方式称为动态重定位（动态运行时装入方式，装入时只需记住程序被装入内存的起始地址，而不做地址转换）。 动态重定位允许程序在内存中移动位置。 4.2 连续存储空间管理 4.2.1单用户连续存储管理 4.2.2固定分区存储管理 4.2.3可变分区存储管理 单用户连续存储管理 基于静态重定位技术的地址转换与存储保护 单用户连续存储管理 基于动态重定位技术的地址转换与存储保护 单用户连续存储管理缺点: ?处理器和外部设备串行工作； ?一个作业独占主存储空间，降低存储空间的利用率； ?计算机的外围设备利用率不高。 4.2.2 固定分区存储管理 分区存储管理的基本思想： 给进入主存的用户进程划分一块连续存储区域，把程序一次整体装入该连续存储区域, 使各进程能并发执行,这是能满足多道程序设计需要的最简单的存储管理技术。 固定式分区管理：将内存空间静态的分割成若干大小可以不等的区域，每个分区只能装入一道作业，分区的个数是内存中作业的最大道数。 固定分区存储管理的地址转换和存储保护 作业进入分区排队策略 一是每个分区排一个等待处理的队列,等待处理作业大小不均,导致有的分区空闲而有的分区忙碌; 二是所有等待处理的作业排成一个队列,当调度其中一个进入分区运行时,选择可容纳它的最小可用分区,以充分利用主存。 4.2.3 可变分区存储管理 可变分区(variable partition) 存储管理是按作业的实际大小来划分分区，且分区个数也是随机的,实现多个作业对内存的共享，进一步提高内存资源利用率。 当一个新的作业要求装入时，必须找到一个足够大的空闲区，如果找到的空闲分区大于作业需要量，则把该空闲分区分成两部分，一部分分配给作业，另一部分作为一个较小的空闲分区。当一个作业运行结束时，它归还的分区如果与其它空闲分区相邻，则还要进行合并，形成一个大的空闲分区。 这种方式下：内存中分区的个数、各分区的大小、内存中作业的个数都是随时变化的 可变分区方式主存分配示例 4.2.3 可变分区存储管理 1、可变分区存储管理表格法 可变分区主存分配表由两张表格组成： 分配算法（按空闲区有小到大排或有大到小排，或按地址递增或