計算機(jī)軟件基礎(chǔ)課件：資源管理技術(shù)-存儲管理

資源管理技術(shù)BasicsofComputerSoftware答辯人：XXX存儲管理8.3基本概念

分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理目錄基本存儲概念1分區(qū)存儲管理2頁式存儲管理3段式存儲管理4段頁式存儲管理5基本概念

分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理內(nèi)存空間的共享與保護(hù)對內(nèi)存中的程序和數(shù)據(jù)實(shí)施保護(hù)內(nèi)存空間的擴(kuò)充實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的邏輯擴(kuò)充，提供給用戶更大的存儲空間，允許超過內(nèi)存容量的程序運(yùn)行內(nèi)存空間的分配與回收按程序要求進(jìn)行內(nèi)存分配，當(dāng)程序運(yùn)行結(jié)束后，適時回收其占用的內(nèi)存實(shí)現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)程序中的邏輯地址到內(nèi)存物理地址的轉(zhuǎn)換存儲管理應(yīng)具有以下4個基本功能邏輯（相對）地址程序中按邏輯順序編排的代碼及數(shù)據(jù)的地址稱為邏輯地址物理（絕對）地址程序中按代碼及數(shù)據(jù)在內(nèi)存中實(shí)際存儲位置的地址成為物理地址重定位將邏輯地址轉(zhuǎn)化為物理地址的過程稱為重定位，又稱地址映射或地址變換。一般由操作系統(tǒng)的鏈接過程完成。分為靜態(tài)和動態(tài)兩種?；靖拍?/p>

分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理幾個概念基本概念

分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理靜態(tài)重定位靜態(tài)重定位是指當(dāng)用戶程序被裝入內(nèi)存時，一次性實(shí)現(xiàn)邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換，并在程序運(yùn)行期間不再改變基本概念

分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理動態(tài)重定位動態(tài)重定位是指在程序運(yùn)行過程中要訪問數(shù)據(jù)時再進(jìn)行地址變換，即在指令逐條執(zhí)行時完成地址轉(zhuǎn)換RR：基地址寄存器，又稱重定位寄存器ER：邏輯地址寄存器基本概念分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理分區(qū)管理的概念02可變分區(qū)存儲管理動態(tài)分區(qū)法在作業(yè)執(zhí)行前并不建立分區(qū)，而是在處理作業(yè)的過程中按需要建立分區(qū)，而且其大小可隨作業(yè)或進(jìn)程對內(nèi)存的要求而改變01固定分區(qū)存儲管理固定分區(qū)管理是在處理任務(wù)前，內(nèi)存事先劃分為若干個大小不等或相等的區(qū)域，這些區(qū)域一旦劃分好則固定不變，每個任務(wù)占一個分區(qū)，任務(wù)是連續(xù)存放的分區(qū)式存儲管理對內(nèi)存采用連續(xù)分配方式，即根據(jù)用戶程序的需求為其在內(nèi)存分配一段連續(xù)的存儲空間內(nèi)存的分配釋放、存儲保護(hù)以及地址變換都通過分區(qū)說明表進(jìn)行。基本概念分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理固定分區(qū)管理分區(qū)號大小始址狀態(tài)19KB20KB已分配225KB29KB可用340KB54KB可用4162KB94KB可用優(yōu)點(diǎn)：分配回收方便，適用于用戶不多的小型系統(tǒng)；缺點(diǎn)：內(nèi)存使用不充分，每一分區(qū)剩余部分無法利用。動態(tài)分區(qū)采用三張表對內(nèi)存管理，分別為已分配分區(qū)表、空閑分區(qū)表和資源請求表?；靖拍罘謪^(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理動態(tài)分區(qū)管理分區(qū)號起始地址大小狀態(tài)150k20kP1290k15kP23260k40kP3:

分區(qū)號起始地址大小170k20k2105k155k3300k100k:

作業(yè)名大小:

P430kP590k:

已分配分區(qū)表空閑分區(qū)表資源請求表基本概念分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理動態(tài)分區(qū)的分配算法動態(tài)分區(qū)法在分配前，只有一個空白區(qū)。分配時，按一定的算法從空白表區(qū)中找，看是否有滿足作業(yè)的可用分區(qū)，如果存在則分配，并修改兩張表的內(nèi)容，否則系統(tǒng)報錯。首次適應(yīng)算法可用分區(qū)按起址遞增的次序排列，順序查找空閑區(qū)，一旦找到滿足要求的分區(qū)，則結(jié)束查找，從中劃分所要求的內(nèi)存長度分配給用戶，把剩余的部分合并后修改可用區(qū)中的相應(yīng)表項(xiàng)。最佳適應(yīng)算法可用分區(qū)按大小遞增的次序排列，順序查找到第一個滿足要求的空白區(qū)時停止查找，從中劃分所要求的內(nèi)存長度分配給用戶，把剩余的部分合并后修改可用區(qū)中的相應(yīng)表項(xiàng)。最壞適應(yīng)算法可用分區(qū)按大小遞減的次序排列，順序查找到第一個滿足要求的空白區(qū)時停止查找，從中劃分所要求的內(nèi)存長度分配給用戶，把剩余的部分合并后修改可用區(qū)中的相應(yīng)表項(xiàng)?；靖拍罘謪^(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理動態(tài)分區(qū)的分配算法【例】有一程序序列：程序A要求18KB,程序B要求25KB,程序C要求30KB，初始內(nèi)存分配情況如左圖所示（其中陰影為已分配區(qū)）。問首次適應(yīng)算法、最佳適應(yīng)算法和最差適應(yīng)算法中哪種能滿足該程序序列的分配?對于(b)，能滿足三個程序的空閑區(qū)請求，對于(a)和(c)，能滿足程序A和B的空閑區(qū)請求，但程序C不能及時分配空閑區(qū)空閑分區(qū)表空閑分區(qū)表空閑分區(qū)表基本概念分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理動態(tài)分區(qū)的回收回收區(qū)與上、下兩個空閑分區(qū)相鄰把這三個區(qū)域合并成一個新的空閑分區(qū)，在空閑區(qū)表中刪除下空閑區(qū)表，將上空閑區(qū)表的長度設(shè)為三個分區(qū)長度之和若回收區(qū)只與上空閑區(qū)相鄰將這兩個相嶺區(qū)域合并成一個新空閑分區(qū)，新空閑分區(qū)起始地址為上空閑區(qū)起始地址，大小為回收區(qū)與上空閑區(qū)大小之和若回收區(qū)只與下空閑區(qū)相鄰將這兩個相嶺區(qū)域合并成一個新空閑分區(qū)，新空閑分區(qū)起始地址為下空閑區(qū)起始地址，大小為回收區(qū)與下空閑區(qū)大小之和回收區(qū)上、下都不與空閑分區(qū)相鄰回收區(qū)單獨(dú)作為一個空閑分區(qū)放入空閑分區(qū)表中，同時作為一個新空閑區(qū)節(jié)點(diǎn)，按不同的分配算法插入到空閑分區(qū)表中基本概念分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理頁式存儲的基本原理（1）劃分塊（實(shí)頁）:將物理內(nèi)存劃分成位置固定、大小相同的塊（實(shí)頁面）（2）劃分頁：將用戶邏輯地址空間也分成同樣大小的頁面，成為虛擬空間的虛頁面（3）建立頁表：建立頁表，每個作業(yè)一張，按虛頁號進(jìn)行登記（4）地址變換：將虛頁面的邏輯地址轉(zhuǎn)化為實(shí)頁面的物理地址，在程序執(zhí)行時改變?yōu)槲锢淼刂?，屬于作業(yè)的動態(tài)重定位，一般由地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)（硬件）完成注：在分頁存儲管理中，程序中的一維邏輯地址被轉(zhuǎn)換為頁號和頁內(nèi)地址。例如，設(shè)某系統(tǒng)的1頁的大小為2K，即2048B，在程序中將地址為2500的一維地址轉(zhuǎn)換為二維邏輯地址的方法如下：2500÷2048=1…452地址2500經(jīng)轉(zhuǎn)換后，其頁號為1，頁內(nèi)地址為452?；靖拍罘謪^(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理頁式存儲的基本原理頁式存儲管理邏輯空間和物理空間示意圖基本概念分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理頁式存儲中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（2）存儲分塊表：整個系統(tǒng)一張，記錄整個內(nèi)存的使用情況。有位示圖、空白塊鏈等方法。（1）頁表：每個程序一張，其表項(xiàng)包括頁號、塊號、中斷位、改變位、淘汰位等基本概念分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理頁式存儲的地址轉(zhuǎn)換基本概念分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理頁面置換算法在頁表中登記進(jìn)入的次序,淘汰時選擇最先進(jìn)入的頁面先進(jìn)先出算法首先淘汰到當(dāng)前時間為止，被訪問次數(shù)最少的那一頁最不經(jīng)常使用頁面淘汰讓循環(huán)多的頁面駐留內(nèi)存，適合循環(huán)多的大程序，缺點(diǎn)是系統(tǒng)開銷大循環(huán)檢測法利用在頁表中設(shè)置一個訪問位即可實(shí)現(xiàn)最近沒有使用頁面淘汰選擇離當(dāng)時時間最近的一段時間內(nèi)最久沒有使用過的頁面先淘汰最近最少使用頁面淘汰在無法確定哪些頁的訪問概率較低時，隨機(jī)選擇某個用戶的頁面進(jìn)行淘汰隨機(jī)數(shù)淘汰頁面算法最優(yōu)淘汰算法基本概念分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理頁式管理的優(yōu)缺點(diǎn)02缺點(diǎn)采用硬件的動態(tài)變址機(jī)構(gòu)，成本大、降低了CPU速度各種管理表格占用了部分存儲空間塊內(nèi)還有零頭要求運(yùn)行的作業(yè)必須全部裝入主存01優(yōu)點(diǎn)有效地解決了存儲空間的零頭垃圾問題易于實(shí)現(xiàn)代碼段的共享用戶可以連續(xù)編址基本概念分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理段式存儲的基本原理把程序按內(nèi)容或過程關(guān)系分成段，每段有自己的名字，段內(nèi)從0開始連續(xù)編址，系統(tǒng)以段為單位分配內(nèi)存，然后通過地址映射機(jī)構(gòu)把段式虛擬存儲地址轉(zhuǎn)化為內(nèi)存中的實(shí)際地址。注：在分段存儲管理中，程序中的地址包括段號和段內(nèi)地址。格式如下：段號：段內(nèi)地址在系統(tǒng)中為每個進(jìn)程建立一張段映像表，簡稱為段表。每個段在表中占有一表項(xiàng)，在其中記錄了該段在內(nèi)存中的起始地址（又稱為基址）和段的長度?；靖拍罘謪^(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理段式存儲的內(nèi)存映射基本概念分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理段式存儲的地址轉(zhuǎn)換段式頁式（1）分段由用戶設(shè)計自己劃分，每段對應(yīng)的程序模塊，有完整的邏輯意義（2）段是信息的邏輯單位，便于段的共享（3）段長不等，可動態(tài)裝入，有利于新數(shù)據(jù)增加（4）邏輯空間是二維地址空間（5）一次可裝入整個段（1）分頁是由操作系統(tǒng)為內(nèi)存管理劃分劃分的，用戶看不見（2）頁是信息的物理單位，一般不能共享（3）頁面大小相同，位置不能動態(tài)增加（4）邏輯空間是一維地址空間（5）往往需要多次缺頁中斷才能把所需的信息完整地調(diào)入內(nèi)存基本概念分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理段式和頁式的比較基本概念分區(qū)管理頁式管理段式管理段頁式管理段頁式存儲的基本原理（1）采用二維地址空間，如段號、頁號和頁內(nèi)單元號；