存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)

存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)CPUCacheRAMDISK500GB200MB/S1~8GB12GB/S512KB~8MB400GB/S重定位及其方式1邏輯地址(空間相對(duì)地址)符號(hào)名字空間inta,b;a=10;邏輯地址空間(編譯后目標(biāo)程序的地址范圍)2存儲(chǔ)空間(絕對(duì)地址)存儲(chǔ)空間:所有物理存儲(chǔ)單元的集合/物理地址的集合源程序目標(biāo)代碼目標(biāo)代碼名空間邏輯地址空間存儲(chǔ)空間os0000.1000…11001102110411061108....物理內(nèi)存OS重定位的概念舉例:教學(xué)計(jì)劃及其實(shí)施…LoadR1,106AddR1,108StoreR1,110234128…程序A的代碼000…100102104106108……LoadR1,106AddR1,108StoreR1,110234128…110611081110邏輯地址重定位分類(lèi):靜態(tài)重定位…LoadR1,106AddR1,108StoreR1,110234128…程序A的代碼000…100102104106108…0000.1000..11001102110411061108....物理內(nèi)存OS…LoadR1,1106AddR1,1108StoreR1,1110234128…加載時(shí)定位…LoadR1,1106AddR1,1108StoreR1,1110234128…靜態(tài)重定位特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)無(wú)需硬件支持,OS裝載時(shí)由軟件實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)需要分配一個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)空間用戶需要事先確定所程序所需的存儲(chǔ)量裝載后不能在內(nèi)存中移動(dòng)重定位分類(lèi):動(dòng)態(tài)重定位…LoadR1,106AddR1,108StoreR1,110234128…程序A的代碼000…100102104106108…0000.1000..11001102110411061108....物理內(nèi)存OS…LoadR1,106AddR1,108StoreR1,110234128…重定位寄存器(位于CPU中)+1000動(dòng)態(tài)重定位特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)不要求分配連續(xù)的存儲(chǔ)空間,可按頁(yè)或段分配用戶作業(yè)可動(dòng)態(tài)申請(qǐng)附加的存儲(chǔ)空間,并可在內(nèi)存中移動(dòng)有利于程序段的共享缺點(diǎn)需要硬件的支持實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)管理的軟件算法比較復(fù)雜存儲(chǔ)器管理的功能內(nèi)存的分配和回收記錄內(nèi)存使用情況存儲(chǔ)的按需分配存儲(chǔ)的回收內(nèi)存容量的“擴(kuò)充”地址轉(zhuǎn)換常采用動(dòng)態(tài)重定位,需要硬件支持存儲(chǔ)保護(hù)為了保護(hù)區(qū)域內(nèi)信息不被破壞，必須實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)。存儲(chǔ)保護(hù)的工作必須由硬件和軟件配合來(lái)實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)分配方式靜態(tài)分配采用靜態(tài)重定位方式裝入時(shí)確定其在內(nèi)存中的位置運(yùn)行中不能再申請(qǐng)內(nèi)存運(yùn)行中不能在內(nèi)存中移動(dòng)動(dòng)態(tài)分配采用動(dòng)態(tài)重定位方式裝入時(shí)確定其在內(nèi)存中的位置運(yùn)行中可申請(qǐng)內(nèi)存可在內(nèi)存中移動(dòng)存儲(chǔ)管理中的分配技術(shù)連續(xù)分區(qū)管理三四一二頁(yè)式管理段式管理段頁(yè)式管理連續(xù)分區(qū)管理存儲(chǔ)管理:連續(xù)分配一道作業(yè)的全部?jī)?nèi)容(程序和數(shù)據(jù))裝入到內(nèi)存的一個(gè)連續(xù)存儲(chǔ)區(qū)中,作業(yè)在執(zhí)行過(guò)程中不會(huì)發(fā)生內(nèi)存與外存交換的現(xiàn)象,作業(yè)的容量要受到物理內(nèi)存容量的限制。屬于實(shí)存管理技術(shù)四種方案單道連續(xù)區(qū)管理多道固定分區(qū)管理多道可變分區(qū)管理多道可重定位分區(qū)管理1.單道連續(xù)區(qū)管理存儲(chǔ)管理:連續(xù)分配000020KB100KB256KBOS用戶程序需80KB存儲(chǔ)空間空閑區(qū)一次只能裝入一個(gè)作業(yè)2.多道固定分區(qū)管理存儲(chǔ)管理:連續(xù)分配000020KB28KB44KB76KB140KB256KBOS分區(qū)大小不等分區(qū)大小相等000020KB40KB60KB80KB100KB120KB...256KBOS....16KB8KB作業(yè)1需14KB32KB64KB作業(yè)2需60KB116KB2.多道固定分區(qū)管理(續(xù))存儲(chǔ)管理:連續(xù)分配000020KB28KB44KB76KB140KB256KBOS16KB8KB32KB64KB116KB需建立固定分區(qū)說(shuō)明表分區(qū)號(hào)起始地址長(zhǎng)度狀態(tài)作業(yè)名120KB8KB0228KB16KB0344KB32KB0476KB64KB05140KB116KB0作業(yè)J1需14KB1J11J2內(nèi)零頭(碎片)問(wèn)題作業(yè)J2需60KB作業(yè)J114KB作業(yè)J260KB作業(yè)J114KB作業(yè)J260KB物理內(nèi)存3.多道可變分區(qū)管理(概念)存儲(chǔ)管理:連續(xù)分配內(nèi)存地址000020KB256KBOSJ1需14KBJ2需30KB空閑區(qū)已分配區(qū)J3需60KB區(qū)大小14KB30KB60KB132KBJ4需60KB

J5需20KBJ114KBJ230KBJ360KBJ460KBJ520KB10KB72KB外零頭(碎片)3.多道可變分區(qū)管理(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))存儲(chǔ)管理:連續(xù)分配000020KB256KBOSJ1需14KBJ2需30KBJ3需60KBJ4需60KB

J5需20KB10KB72KB方案一:設(shè)置兩張存儲(chǔ)管理表大小位置狀態(tài)14K20K已分空表目60K64K已分60K124已分20K34K已分空表目已分分區(qū)表UBT大小位置狀態(tài)10K54K空閑空表目72K184空閑空表目空表目空表目空閑分區(qū)表FBT3.多道可變分區(qū)管理(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))存儲(chǔ)管理:連續(xù)分配方案二:空閑存儲(chǔ)區(qū)鏈1N+2N個(gè)字(已分區(qū))1N+20N+2向前指針N個(gè)字(空閑分區(qū))0N+2向后指針0L+20L+20M+20M+20N+20N+2Free指針3.多道可變分區(qū)管理(回收與合并)回收可能出現(xiàn)的四種情況JobB回收區(qū)回收區(qū)Free1JobA回收區(qū)Free2Free2回收區(qū)回收區(qū)Free1JobB回收區(qū)回收區(qū)JobA存儲(chǔ)管理:連續(xù)分配3.多道可變分區(qū)管理(分配算法)最佳適應(yīng)算法總是找最接近作業(yè)大小的區(qū)分配需按分區(qū)大小排序最差適應(yīng)算法總是找能裝下作業(yè)的最大的區(qū)分配易發(fā)生大作業(yè)不能裝入的情況首次適應(yīng)算法按分區(qū)起始地址排序順序找到第一個(gè)滿足要求的分區(qū)就分下次適應(yīng)算法按分區(qū)起始地址排列并構(gòu)成一個(gè)環(huán)每次都從上次分配位置向后找到滿足要求的分區(qū)分配存儲(chǔ)管理:連續(xù)分配4.多道可重定位分區(qū)管理避免出現(xiàn)“內(nèi)零頭”與“外零頭”通過(guò)移動(dòng)已分配區(qū)收集零頭(需要耗費(fèi)處理資源)采用動(dòng)態(tài)重定位方式,作業(yè)在內(nèi)存中移動(dòng)后,只要改動(dòng)重定位寄存器的值即可分配算法與可變分區(qū)基本相同,區(qū)別在于“拼接”拼接的時(shí)機(jī)回收時(shí)拼接(拼接較頻繁)不能滿足分配時(shí)拼接(拼接次數(shù)較少)缺點(diǎn)需要硬件支持耗費(fèi)處理機(jī)時(shí)間存儲(chǔ)管理:連續(xù)分配分區(qū)的存儲(chǔ)保護(hù)界限寄存器方式處理機(jī)中設(shè)置上界和下界寄存器,處理機(jī)對(duì)每一條訪存指令中的地址與界限寄存器比較,若不在上/下界間則產(chǎn)生越界中斷,禁止訪問(wèn)。也可用基址/限長(zhǎng)寄存器方式實(shí)現(xiàn)OSJob80KB168KB80KB168KB上界寄存器下界寄存器PSW分區(qū)的存儲(chǔ)保護(hù)存儲(chǔ)保護(hù)鍵可實(shí)現(xiàn)存/或取的單獨(dú)保護(hù)可實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶程序間更好的共享內(nèi)存A塊B塊C塊內(nèi)存01101存儲(chǔ)鍵取保護(hù)位1100001011…0110…CPU程序狀態(tài)字PSW虛擬存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器是一種存儲(chǔ)管理技術(shù)，用以完成用小的內(nèi)存實(shí)現(xiàn)在大的虛擬空間中程序的運(yùn)行工作。為了給大作業(yè)用戶提供方便,使它們擺脫對(duì)主存和輔存的分配和管理問(wèn)題,由操作系統(tǒng)把多級(jí)存儲(chǔ)器統(tǒng)一管理起來(lái),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)覆蓋。一個(gè)大作業(yè)在執(zhí)行時(shí),其一部分地址空間在主存,另一部分在輔存.因此,從效果來(lái)看,這樣的系統(tǒng),好象用戶提供了存儲(chǔ)容量比實(shí)際主存大得多的存儲(chǔ)器,人們稱(chēng)這樣的存儲(chǔ)器為虛擬存儲(chǔ)器。因?yàn)檫@樣的存儲(chǔ)