第4章 存儲管理

1、2內存功能：存放運行的程序及其數(shù)據內存功能：存放運行的程序及其數(shù)據為什么要設內存：速度要快到與為什么要設內存：速度要快到與CPU速度相匹配、容量要大到速度相匹配、容量要大到能裝下程序及其數(shù)據、正常工作保持穩(wěn)定可靠。經濟和技術原能裝下程序及其數(shù)據、正常工作保持穩(wěn)定可靠。經濟和技術原因，內存速度趕不上因，內存速度趕不上CPU速度，容量趕不上程序大小的增長。速度，容量趕不上程序大小的增長。內存工作方式內存工作方式：裝入與退出裝入與退出在此進行重定位在此進行重定位程序程序裝入內存裝入內存時完成時完成邏輯地址邏輯地址-物理地址物理地址程序裝入內存時轉換所有地址消耗程序裝入內存時轉換所有地址消耗CPUCP

2、U時間時間, ,程序移動比較困難。程序移動比較困難。 + 目的：目的：給用戶進程提供一個巨大的虛擬存儲空間給用戶進程提供一個巨大的虛擬存儲空間(虛存虛存) 手段：手段：利用外存和內存通過有關算法實現(xiàn)此虛空間利用外存和內存通過有關算法實現(xiàn)此虛空間 虛存存在依據虛存存在依據：程序局部性原理：程序局部性原理 在一段時間內程序的執(zhí)行往往呈現(xiàn)局部性，即在一較短的時在一段時間內程序的執(zhí)行往往呈現(xiàn)局部性，即在一較短的時間內，程序的執(zhí)行僅局限于某個部分；相應地，它所訪問地存間內，程序的執(zhí)行僅局限于某個部分；相應地，它所訪問地存儲空間也局限于某個區(qū)域。儲空間也局限于某個區(qū)域。 虛存：虛存：僅把作業(yè)的一部分裝入內

3、存便可運行作業(yè)、具有請求僅把作業(yè)的一部分裝入內存便可運行作業(yè)、具有請求調入功能和置換功能，能從邏輯上對內存容量進行擴充的一種調入功能和置換功能，能從邏輯上對內存容量進行擴充的一種存儲器系統(tǒng)。存儲器系統(tǒng)。 虛存容量：虛存容量：由主存與輔存的容量之和確定，還受由主存與輔存的容量之和確定，還受CPU尋址位數(shù)尋址位數(shù)的限制，如的限制，如32位為位為4G。上下界保護法：上下界保護法：硬件方法。為每個進程設置硬件方法。為每個進程設置一對上、下界寄存器，存儲程序的起始地址和一對上、下界寄存器，存儲程序的起始地址和終止地址。越界則產生中斷。終止地址。越界則產生中斷。 保護鍵法：保護鍵法：軟硬結合。軟硬結合。(

4、1) 為每個被保護存儲區(qū)分配為每個被保護存儲區(qū)分配一個保護鍵，可保護對該存一個保護鍵，可保護對該存儲區(qū)的讀、寫操作。儲區(qū)的讀、寫操作。(2) 對每個進程賦予一個開關對每個進程賦予一個開關碼，以控制進程對內存的讀碼，以控制進程對內存的讀寫權限。寫權限。讀寫均被保護讀寫均被保護寫被保護寫被保護只具有只具有寫權限寫權限 界限寄存器與界限寄存器與CPU狀態(tài)狀態(tài)(用戶態(tài)或核心態(tài)用戶態(tài)或核心態(tài))相相結合：結合：l用戶態(tài)進程只能訪問那些在界限寄存器所規(guī)定用戶態(tài)進程只能訪問那些在界限寄存器所規(guī)定范圍內的內存部分，范圍內的內存部分，l而核心態(tài)進程則可以訪問整個內存區(qū)域。而核心態(tài)進程則可以訪問整個內存區(qū)域。作業(yè)作

5、業(yè)2 2作業(yè)作業(yè)3 3作業(yè)作業(yè)4 4作業(yè)作業(yè)1 1OSOS碎片碎片 021427012記錄每個進程的頁面分配記錄每個進程的頁面分配情況。情況。1個進程個進程1張。張。進程號請求頁面數(shù)頁表始址頁表長度狀態(tài)120102420已分配234104434已分配318107818已分配421未分配空空間頁間頁面面數(shù)數(shù)指指針針指指針針NULL0123456789101112131401234567891011121314A.0A.1A.2A.301234567891011121314 A.0 A.1 A.2 A.3B.0B.1B.201234567891011121314 A.0 A.1 A.2 A.3B.

6、0B.1B.2 C.0 C.1 C.2 C.301234567891011121314A.0A.1A.2A.3C.0C.1C.2C.301234567891011121314 A.0 A.1 A.2 A.3 C.0 C.1 C.2 C.3D.0D.1D.2D.3D.4頁式管理的虛地址由頁式管理的虛地址由頁號頁號和和頁內地址頁內地址組成，頁號占組成，頁號占虛地址的高位部分，頁內地址占低位部分。區(qū)分頁虛地址的高位部分，頁內地址占低位部分。區(qū)分頁號和頁內地址的依椐是號和頁內地址的依椐是頁的大小頁的大小，96442048例例 對訪問串：對訪問串：1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，請計算當

7、，請計算當頁面數(shù)分別為頁面數(shù)分別為3和和4時，使用時，使用FIFO和和LRU置換算法的缺頁率。置換算法的缺頁率。M=3時時缺頁缺頁9次次*表示缺頁表示缺頁頁面塊號12341251234501*114*445*5555512*221*11113*3323*332*22224*4M=4時時缺頁缺頁10次次*表示缺頁表示缺頁頁面塊號12341251234501*111115*5554*412*222221*1115*23*333332*22234*444443*33例例 對訪問串：對訪問串：1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，請計算當，請計算當頁面數(shù)分別為頁面數(shù)分別為3和和4時，使用時，

8、使用FIFO和和LRU置換算法的缺頁率。置換算法的缺頁率。M=3時時缺頁缺頁10次次*表示缺頁表示缺頁頁面塊號12341251234501*114*445*553*3312*221*111114*423*332*222225*M=4時時缺頁缺頁10次次*表示缺頁表示缺頁頁面塊號12341251234501*11111111115*12*222222222223*3335*5554*434*444443*33頁面塊號12341251234501*114*445*553*4*5*12*221*111111123*332*222222LFU缺頁缺頁10次次*表示缺頁表示缺頁頁面塊號123412512

9、34501*111111113*3312*222222224*423*4*445*55555OPT缺頁缺頁7次次*表示缺頁表示缺頁頁面塊號12341251234501*114*445*553*3312*221*111114*423*332*222225*NRU缺頁缺頁10次次*表示缺頁表示缺頁程序程序主程序主程序子程序子程序1 1子程序子程序2 2棧棧數(shù)據數(shù)據邏輯空間邏輯空間 子程序子程序2 2主程序主程序棧棧數(shù)據數(shù)據OSOS 子程序子程序1 1物理空間物理空間B0SA0NY0LX0PM0KKSLN長度長度 段地址段地址操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)+ +某段式存儲管理中采用下表所示的段表某段式存儲管理中采用下表所示的段表(1) 簡述地址變換過程；簡述地址變換過程；(2) 計算計算0,430，1,10，2,500，3,400，4,20，5,100的內的內存地址，其中方括號內的第一元素為段號，第二元素是段內地存