《存儲(chǔ)器管理》課件

《存儲(chǔ)器管理》課件存儲(chǔ)器管理概述主存儲(chǔ)器管理輔助存儲(chǔ)器管理虛擬存儲(chǔ)器管理存儲(chǔ)器管理的發(fā)展趨勢(shì)目錄01存儲(chǔ)器管理概述

存儲(chǔ)器管理的定義存儲(chǔ)器管理指操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)器資源的子系統(tǒng)。存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)對(duì)物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存進(jìn)行管理，包括內(nèi)存分配、內(nèi)存回收、內(nèi)存共享、內(nèi)存保護(hù)等。存儲(chǔ)器管理的目標(biāo)提高內(nèi)存利用率，減少內(nèi)存碎片，保證程序的正確運(yùn)行，提供方便的內(nèi)存管理手段。根據(jù)程序的需求，為其分配適當(dāng)?shù)膬?nèi)存空間。內(nèi)存分配當(dāng)程序不再需要內(nèi)存時(shí)，將其占用的內(nèi)存空間回收，以便其他程序使用。內(nèi)存回收允許多個(gè)程序共享同一塊內(nèi)存空間，以減少內(nèi)存消耗。內(nèi)存共享對(duì)每個(gè)程序的內(nèi)存空間進(jìn)行隔離，防止一個(gè)程序隨意修改其他程序的內(nèi)存數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。內(nèi)存保護(hù)存儲(chǔ)器管理的功能02主存儲(chǔ)器管理ABCD主存儲(chǔ)器的分類隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）可隨時(shí)讀/寫任意地址的數(shù)據(jù)，存取時(shí)間基本固定，斷電后數(shù)據(jù)丟失。高速緩存存儲(chǔ)器（Cache）用于存放CPU經(jīng)常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)，存取速度非常快。只讀存儲(chǔ)器（ROM）只能讀出數(shù)據(jù)，不能寫入數(shù)據(jù)，斷電后數(shù)據(jù)不丟失。寄存器CPU內(nèi)部的高速存儲(chǔ)單元，用于存放中間計(jì)算結(jié)果和指令。字節(jié)編址每個(gè)存儲(chǔ)單元的大小為1字節(jié)。字編址每個(gè)存儲(chǔ)單元的大小為若干字節(jié)（通常是1、2、4或8字節(jié)）。段式存儲(chǔ)將程序劃分為若干個(gè)邏輯段，每個(gè)段的大小固定。頁(yè)式存儲(chǔ)將主存劃分為若干個(gè)固定大小的頁(yè)框，程序按頁(yè)大小劃分為若干個(gè)頁(yè)面。主存儲(chǔ)器的組織結(jié)構(gòu)在編譯時(shí)確定每個(gè)程序所占用的內(nèi)存空間大小，運(yùn)行時(shí)不能改變。靜態(tài)分配在程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地分配和回收內(nèi)存空間。動(dòng)態(tài)分配將程序從當(dāng)前位置移動(dòng)到主存的其他位置，以減少碎片和增加連續(xù)可用空間。內(nèi)存緊縮通過(guò)將程序分割成更小的部分來(lái)增加可用內(nèi)存空間。內(nèi)存擴(kuò)充主存儲(chǔ)器的分配與回收03輔助存儲(chǔ)器管理輔助存儲(chǔ)器的分類硬盤驅(qū)動(dòng)器（HDD）利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)讀寫數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)容量大，但讀寫速度相對(duì)較慢。固態(tài)硬盤（SSD）無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，通過(guò)閃存芯片存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，讀寫速度快，但價(jià)格較高。光盤驅(qū)動(dòng)器（CD/DVD）利用激光讀寫數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)容量較小，但價(jià)格低廉且不易損壞。磁帶驅(qū)動(dòng)器（TapeDrive）利用磁帶存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，容量大、價(jià)格低廉，但讀寫速度較慢。常見(jiàn)的文件系統(tǒng)之一，用于存儲(chǔ)和管理文件在硬盤上的組織結(jié)構(gòu)。FAT文件系統(tǒng)Windows操作系統(tǒng)下的主要文件系統(tǒng)，支持大容量文件和磁盤分區(qū)管理。NTFS文件系統(tǒng)Linux操作系統(tǒng)下的主要文件系統(tǒng)，具有良好的可擴(kuò)展性和穩(wěn)定性。ext4文件系統(tǒng)MacOS操作系統(tǒng)下的主要文件系統(tǒng)，支持多種文件和目錄組織方式。HFS+文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)先進(jìn)先出（FIFO）按照請(qǐng)求的順序進(jìn)行服務(wù)，最先進(jìn)入隊(duì)列的請(qǐng)求最先得到服務(wù)。選擇距離當(dāng)前磁頭位置最近的請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)，以減少尋道時(shí)間。磁頭在磁盤上往復(fù)移動(dòng)，選擇遇到的第一個(gè)請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)，然后繼續(xù)移動(dòng)并選擇下一個(gè)請(qǐng)求。類似于SCAN算法，但磁頭移動(dòng)方向固定，只在單向移動(dòng)時(shí)選擇請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)。最短尋道時(shí)間優(yōu)先（SSTF）掃描算法（SCAN）C-SCAN算法磁盤調(diào)度算法04虛擬存儲(chǔ)器管理虛擬存儲(chǔ)器的概念總結(jié)詞虛擬存儲(chǔ)器是一種將物理存儲(chǔ)器與邏輯存儲(chǔ)器相結(jié)合的技術(shù)，通過(guò)將程序分割成多個(gè)頁(yè)面或段，實(shí)現(xiàn)程序在物理存儲(chǔ)器中的動(dòng)態(tài)加載和卸載。詳細(xì)描述虛擬存儲(chǔ)器的概念總結(jié)詞頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器的概念詳細(xì)描述頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器將程序分割成固定大小的頁(yè)面，并按照頁(yè)面的大小進(jìn)行分配和回收。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是頁(yè)面大小固定，易于管理，但缺點(diǎn)是可能存在頁(yè)面碎片問(wèn)題。頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器總結(jié)詞段式虛擬存儲(chǔ)器的概念詳細(xì)描述段式虛擬存儲(chǔ)器將程序分割成多個(gè)邏輯段，每個(gè)段的大小可以不同。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)程序的需求靈活分配和回收空間，但缺點(diǎn)是管理較為復(fù)雜，需要更多的內(nèi)存開(kāi)銷。段式虛擬存儲(chǔ)器VS段頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器的概念詳細(xì)描述段頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器結(jié)合了頁(yè)式和段式虛擬存儲(chǔ)器的特點(diǎn)，將程序分割成多個(gè)邏輯段，每個(gè)段再被分割成固定大小的頁(yè)面。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是既可以根據(jù)程序需求靈活分配空間，又便于管理，但缺點(diǎn)是需要更多的內(nèi)存開(kāi)銷?？偨Y(jié)詞段頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器05存儲(chǔ)器管理的發(fā)展趨勢(shì)隨著數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，大容量存儲(chǔ)器成為存儲(chǔ)器管理的重要需求?？偨Y(jié)詞隨著數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)，數(shù)據(jù)量呈爆炸式增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器容量已經(jīng)無(wú)法滿足需求。大容量存儲(chǔ)器能夠提供更高的存儲(chǔ)密度和更大的存儲(chǔ)空間，成為存儲(chǔ)器管理的重要發(fā)展方向。詳細(xì)描述大容量存儲(chǔ)器的需求高速緩存技術(shù)的發(fā)展總結(jié)詞高速緩存技術(shù)是提高存儲(chǔ)器訪問(wèn)速度的關(guān)鍵技術(shù)。詳細(xì)描述高速緩存技術(shù)通過(guò)將常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在高速緩存中，實(shí)現(xiàn)快速訪問(wèn)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，高速緩存的容量和速度不斷提升，為存儲(chǔ)器管理提供了更好的性能。分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)的應(yīng)用分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)