第9講 存儲(chǔ)器與設(shè)備管理

1、第 1 頁/58,教學(xué)目標(biāo),3.2 3.4 了解存儲(chǔ)器與設(shè)備管理的 概念 任務(wù) 采用的方法和技術(shù),第 2 頁/58,學(xué)習(xí)要求,通過本單元的學(xué)習(xí)，了解、弄清、掌握： 存儲(chǔ)器與設(shè)備管理的概念、目的、任務(wù) 功能、存儲(chǔ)分配、地址重定位、虛擬存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器與設(shè)備管理的常用方法和技術(shù) 單一連續(xù)區(qū)、分區(qū)分配（多連續(xù)區(qū)）、分頁式、分段式、段頁式等管理方法 設(shè)備分配、管理的常用方法和技術(shù),第 3 頁/58,一、存儲(chǔ)器管理,存儲(chǔ)器（Memory）能接收數(shù)據(jù)、保存數(shù)據(jù)、而且能根據(jù)命令提供這些數(shù)據(jù)的裝置。 存儲(chǔ)管理 存儲(chǔ)管理是針對(duì)存儲(chǔ)器的。內(nèi)存是CPU直接存取指令和數(shù)據(jù)的設(shè)備，所以，它是系統(tǒng)程序和用戶程序共享的重要系

2、統(tǒng)資源。 如何 分配和管理有限的存儲(chǔ)資源，是設(shè)計(jì)人員甚至用戶要研究、考慮的問題。,第 4 頁/58,存儲(chǔ)器管理的目的,盡量方便用戶 提高內(nèi)存的利用率,第 5 頁/58,存儲(chǔ)管理的主要功能,內(nèi)存分配 內(nèi)存的分配和回收。為管理內(nèi)存而設(shè)置的相應(yīng)的組織機(jī)制，記錄內(nèi)存的狀態(tài)信息、已分配、未分配塊、分配策略等。 地址轉(zhuǎn)換或重定位 程序語言的符號(hào)地址空間（邏輯/地址空間）到其在內(nèi)存中的實(shí)際物理單元（物理/存儲(chǔ)空間）的轉(zhuǎn)換。 存儲(chǔ)保護(hù) 在多道程序系統(tǒng)中，防止各類程序和信息不受破壞和干擾，必須采取保護(hù)措施。 內(nèi)存擴(kuò)充 當(dāng)用戶所需存儲(chǔ)空間大于可用內(nèi)存容量時(shí)，系統(tǒng)采用存儲(chǔ)器的多級(jí)機(jī)制、虛擬存儲(chǔ)、自動(dòng)覆蓋等技術(shù)。,第

3、 6 頁/58,存儲(chǔ)空間的分配和釋放,在計(jì)算機(jī)中，無論是系統(tǒng)程序、還是用戶程序，無論是數(shù)據(jù)、還是文件，凡要處理必須裝入內(nèi)存。如何管理分配存儲(chǔ)空間？ 需要考慮和解決的問題： 在多級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，如何確定存儲(chǔ)位置？ 系統(tǒng)程序和用戶程序如何管理？ 大于內(nèi)存的程序能否運(yùn)行？ 多道程序處理系統(tǒng)如何管理各個(gè)程序的存儲(chǔ)空間？ 如何分配存儲(chǔ)器？采用何種分配策略？,第 7 頁/58,存儲(chǔ)器的分級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖,CPU,寄存器,高速緩沖存儲(chǔ)器,內(nèi)存儲(chǔ)器,后援存儲(chǔ)器,磁盤,外部存儲(chǔ)器,用于內(nèi)、外存之間交換暫存。,主存儲(chǔ)器（內(nèi)存）,又稱緩存，存放內(nèi)存中程序的副本， 在調(diào)用該程序時(shí)，從高速緩存讀取。,靠近CPU的存儲(chǔ)器，存取

4、速度快。 由觸發(fā)器組成；存放一個(gè)Byte (Bit、Word）。,一般，簡(jiǎn)化為緩存、內(nèi)存、外存三級(jí)。,第 8 頁/58,存儲(chǔ)分配方式, 直接分配 在源程序中直接使用內(nèi)存的物理地址。對(duì)用戶要求高、使用不方便、易出錯(cuò)。早期計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使用。 靜態(tài)分配 在作業(yè)裝入前，由程序一次性說明作業(yè)所包含的地址空間。確定后在整個(gè)程序執(zhí)行過程中不再改變。簡(jiǎn)單、利用率低、難于實(shí)現(xiàn)多道程序?qū)Y源的共享。 動(dòng)態(tài)分配 在作業(yè)被裝入內(nèi)存或在執(zhí)行過程中，才確定其存儲(chǔ)分配。管理復(fù)雜、但利用率高，容易實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的資源共享。在現(xiàn)代多道程序系統(tǒng)中，主要采用動(dòng)態(tài)分配方式。,第 9 頁/58,存儲(chǔ)空間的地址變換,用戶在程序中使用的是符號(hào)名

5、，編譯系統(tǒng)在產(chǎn)生的目標(biāo)程序中使用的是邏輯地址(相對(duì)地址)，而可執(zhí)行程序在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行時(shí)使用的是物理地址(絕對(duì)地址)。由程序的符號(hào)名空間到運(yùn)行時(shí)真正使用的物理地址空間轉(zhuǎn)換叫“地址轉(zhuǎn)換”，也稱為程序的重定位。,int a; float b; char c;,2FF0,a的絕對(duì)地址,3EC0,b的絕對(duì)地址,c的絕對(duì)地址,4DAA,0 X,a的邏輯地址,b的邏輯地址,c的邏輯地址,源程序名空間 目標(biāo)程序地址空間 內(nèi)存的存儲(chǔ)空間,編譯,裝載,源程序（.c）,目標(biāo)程序（.obj）,可執(zhí)行程序（.exe）,存儲(chǔ)管理 一 、基本概念 1、地址空間和物理空間 2、重定位 （）靜態(tài)重定位 （）動(dòng)態(tài)重定位 3、虛擬

6、存儲(chǔ)管理 用軟件的方法實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器的擴(kuò)充。,單一連續(xù)區(qū)域,分區(qū)（多連續(xù)區(qū)）分配,分頁分配,分段分配,段頁分配,固定分區(qū)分配,可變分區(qū)分配,二、存儲(chǔ)管理方式（實(shí)存儲(chǔ)與虛擬存儲(chǔ)）,若CPU的地址線為20位 則程序可尋址范圍為,地址空間：源程序所在的空間；目標(biāo)程序的邏輯地址的總稱為地址空間。 物理空間：內(nèi)存中一系列物理單元的集合。,在程序運(yùn)行前由編譯、連接、裝配程序一次完成地址映射。由連接裝配程序完成。,在程序運(yùn)行時(shí)進(jìn)行地址映射。由硬件提供的地址映射機(jī)構(gòu)再加上軟件的配合實(shí)現(xiàn)的。,虛擬存儲(chǔ)器是指一種實(shí)際上并不存在的虛擬存儲(chǔ)器，是由內(nèi)存和外存連接成的存儲(chǔ)器。,空閑區(qū)分配算法 內(nèi)存空間的擴(kuò)充,單一連續(xù)區(qū)域,

7、實(shí)存儲(chǔ) P114,虛擬存儲(chǔ),第 11 頁/58,靜態(tài)地址重定位,是指在作業(yè)執(zhí)行之前進(jìn)行的重定位。地址轉(zhuǎn)換工作主要靠重定位裝入程序來完成。這種方式簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，無需硬件的支持，是早期計(jì)算機(jī)采用的一種方式。 缺點(diǎn)是： 程序一經(jīng)定位后就不能再在內(nèi)存中移動(dòng)； 要求作業(yè)分配連續(xù)的內(nèi)存空間，內(nèi)存資源利用率低； 難于實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的資源共享。,目標(biāo) 程序,地址空間,0,x,主存（存儲(chǔ)空間）,0,640k,(c),(b),源程序 (a),LOAD A 500 425,0,100,500,600,LOAD A 1500 425,1000,1100,1500,1600,主存,長(zhǎng)度為600的地址空間,把目標(biāo)程序裝入主存

8、中形成的物理空間,名空間,物理空間,靜態(tài)地址重定位,班級(jí)到學(xué)校開會(huì),第 13 頁/58,動(dòng)態(tài)地址重定位,動(dòng)態(tài)地址重定位 是在程序執(zhí)行過程中進(jìn)行的重定位，更確切地說是在每次訪問內(nèi)存單元前才進(jìn)行地址變換。它是通過硬件的地址變換機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。 設(shè)置一個(gè)重定位寄存器（RR），用來存放裝入內(nèi)存空間時(shí)的起始地址。 作業(yè)訪問內(nèi)存空間的地址是由有效地址加重定位寄存器的地址來確定。 內(nèi)存實(shí)際地址 = 有效地址 + 重定位寄存器內(nèi)容,動(dòng)態(tài)重定位的原因,OS,作業(yè)A,作業(yè)B,作業(yè)C,作業(yè)A,作業(yè)B,作業(yè)C,OS,作業(yè)在內(nèi)存中移動(dòng) 以產(chǎn)生較大的空白區(qū),靜態(tài)重定位后，移動(dòng)作業(yè)必須再定位 才能反映程序的真實(shí)位置,LOAD

9、A 2 500 425,2000,2100,2500,2600,LOAD A 1500 425,1000,1100,1500,1600,LOAD A 200 data,0,50,200,500,地址空間,1000,重定位寄存器,+,200,LOAD A 200 data,1000,1050,1200,1500,動(dòng)態(tài)重定位示意圖,物理地址空間,第 16 頁/58,動(dòng)態(tài)地址重定位的特點(diǎn),目標(biāo)模塊裝入主存時(shí)無需任何修改，因而裝入之后再移動(dòng)也不會(huì)影響其正確運(yùn)行，這對(duì)存儲(chǔ)管理時(shí)解決碎塊問題極為有利； 若一個(gè)模塊由若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的目標(biāo)模塊組成，每個(gè)分別裝入互不相鄰的內(nèi)存區(qū)域，只要各模塊有自己對(duì)應(yīng)的重定位寄

10、存器。這樣便于內(nèi)存的充分利用和資源的共享。 但是需要附加硬件的支持，增加了系統(tǒng)的開銷。,第 17 頁/58,分區(qū)分配法,方法要點(diǎn)： 把內(nèi)存空間劃分為若干個(gè)連續(xù)的區(qū)域，建立空間分區(qū)表進(jìn)行管理。 硬件支持： 增加新的保護(hù)裝置邊界寄存器LOW、UP，限制分塊的上、下邊界。 方法分類： 采用“固定分區(qū)分配”和“可變分區(qū)分配”法。,第 18 頁/58,固定分區(qū)（分區(qū)分配）,在作業(yè)前，把內(nèi)存劃分為幾個(gè)固定大小的連續(xù)區(qū)域； 建立一個(gè)分配表，記錄每個(gè)分區(qū)的大小、區(qū)號(hào)、起始地址及占用標(biāo)志等信息。 在作業(yè)調(diào)度時(shí)，根據(jù)作業(yè)表來確定程序的重定位地址。,分區(qū)說明表,操作系統(tǒng),作業(yè)A,作業(yè)B,作業(yè)C,0,20k,28k,

11、60k,124k,256k,第一分區(qū),第二分區(qū),第三分區(qū),第四分區(qū),主存空間分配情況,固定分區(qū)的分配,第 20 頁/58,固定分區(qū)法特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 管理調(diào)度簡(jiǎn)單、分區(qū)策略適合于工作負(fù)荷比較確定的系統(tǒng)。 缺點(diǎn)： 內(nèi)存“零頭”太多，浪費(fèi)嚴(yán)重；由此而產(chǎn)生 “碎片”回收問題。（內(nèi)部碎片） 內(nèi)部碎片：已分配出去未用掉的部分 外部碎片：因?yàn)樘o法分配出去的部分,第 21 頁/58,可變分區(qū)分配（多連續(xù)分區(qū)）,方法要點(diǎn)： 根據(jù)要裝入作業(yè)的實(shí)際大小劃分區(qū)域（按需分配），且分區(qū)個(gè)數(shù)也可以調(diào)整；建立兩張表：已分配分區(qū)表P和未分配分區(qū)表F，來管理內(nèi)存空間。 特點(diǎn)： 作為優(yōu)點(diǎn)來說，消滅了內(nèi)部碎片； 作為缺點(diǎn)來說： 選

12、擇剩下的空白區(qū)較小，無法使用（外部碎片）； 尋找一個(gè)較大的空白區(qū)費(fèi)時(shí)（從頭找起）； 歸并內(nèi)存“零頭”，回收時(shí)費(fèi)時(shí)。 賣布的外部碎片與內(nèi)部碎片,已分配區(qū)表,空白區(qū)表,操作系統(tǒng),作業(yè)1(8k),作業(yè)2(32k),作業(yè)3(120k),操作系統(tǒng),作業(yè)1(8k),作業(yè)2(32k),作業(yè)4(24k),作業(yè)3(120k),作業(yè)5(128k),作業(yè)6(256k),操作系統(tǒng),作業(yè)1(8k),作業(yè)4(24k),作業(yè)5(128k),作業(yè)6(256k),32k,520k,8k,136k,136k,128k,32k,初始狀態(tài),加入作業(yè)4、5、6,撤銷作業(yè)2、3,可變分區(qū)的申請(qǐng)和釋放示意圖,第 23 頁/58,空閑區(qū)分配

13、算法,首次適應(yīng)算法（按地址從小到大排序 P116有誤） ： 從空閑塊鏈表的表頭開始查找，將找到的第一個(gè)大小不小于所需大小的空閑塊分配給用戶。 最佳適應(yīng)算法（按空間從小到大排序） ： 將空閑塊中一個(gè)不小于但最接近所需塊大小的空閑塊分配給用戶。要求：空閑塊必須自小到大有序排列。 最差適應(yīng)算法（按空間從大到小排序） ： 將空白塊鏈中不小于且是鏈表中最大的的空閑塊分配給用戶。要求：空閑塊必須自大到小有序排列。,第 24 頁/58,內(nèi)存空間的擴(kuò)充,在計(jì)算機(jī)中，內(nèi)存總是常數(shù)，要想處理大、多的作業(yè)，就要想辦法擴(kuò)充內(nèi)存的空間。主導(dǎo)思想是：如何在有限的內(nèi)存空間中，處理大于內(nèi)存的作業(yè)。 碎片與緊縮 P117下 “

14、覆蓋”技術(shù)、 “交換”技術(shù)和“虛擬存儲(chǔ)”技術(shù)是擴(kuò)充內(nèi)存常用的、有效的方法。,第 25 頁/58,覆蓋技術(shù)/交換技術(shù),覆蓋技術(shù)：主要作法是將大的程序劃分為內(nèi)存中可以容納的獨(dú)立的邏輯處理段。每次只調(diào)入其中的一段進(jìn)行處理。 要進(jìn)行覆蓋的作業(yè)必須滿足樹狀的模塊結(jié)構(gòu)，見P119圖3.14。 交換技術(shù)：只允許一個(gè)或幾個(gè)用戶保留在主存中。 “虛擬存儲(chǔ)”技術(shù)：以下專門介紹,第 26 頁/58,虛擬存儲(chǔ)器（Virtual Storage）,實(shí)存：作業(yè)運(yùn)行時(shí)整個(gè)作業(yè)的地址空間必須全部裝入內(nèi)存的一個(gè)連續(xù)空間中，反之作業(yè)就無法運(yùn)行。 虛擬存儲(chǔ)：基本思想是把程序可訪問的地址空間（虛擬地址）和處理器訪問的主存地址空間（實(shí)

15、在地址）視為兩個(gè)不同的概念，采用內(nèi)、外存結(jié)合的辦法，把部分外存作為內(nèi)存使用，以此為用戶提供了足夠大的地址空間虛存空間。用戶可以在這個(gè)地址空間內(nèi)編程，而完全不考慮內(nèi)存的大小。 虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)的實(shí)現(xiàn)：是在硬件和軟件的共同支持下實(shí)現(xiàn)的。硬件負(fù)責(zé)虛實(shí)地址的轉(zhuǎn)換；軟件負(fù)責(zé)實(shí)存（內(nèi)存）和虛存（外存）之間的信息調(diào)度管理。,第 27 頁/58,分頁管理法,方法要點(diǎn)： 將地址空間按定長(zhǎng)劃分為頁、與存儲(chǔ)空間的存儲(chǔ)塊(頁架號(hào))一一對(duì)應(yīng)。通過對(duì)頁表和作業(yè)表的管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)管理的目的。 硬件支持： 自動(dòng)將地址空間劃分為兩部分： 頁號(hào)+頁內(nèi)偏移 用兩個(gè)參數(shù)（頁號(hào)+頁內(nèi)偏移）才能唯一確定地址的空間。一維 地址空間,第 2

16、8 頁/58,分頁管理法基本概念,頁 （Page）將作業(yè)的地址空間劃分為等長(zhǎng)的單位，稱為頁。 塊 將內(nèi)存的存儲(chǔ)空間劃分為等長(zhǎng)的單位，稱為塊。 頁表 每個(gè)頁在頁表中有一個(gè)表項(xiàng)，記錄著頁號(hào)與該頁在內(nèi)存中的塊號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；頁表實(shí)際上是地址重定位表。 作業(yè)表 作業(yè)與頁號(hào)管理對(duì)照表，每個(gè)作業(yè)有一個(gè)表項(xiàng)；表項(xiàng)由作業(yè)號(hào)、頁表長(zhǎng)度、頁表起始地址、狀態(tài)等信息組成。 動(dòng)態(tài)地址變換機(jī)制 為了實(shí)現(xiàn)從作業(yè)的地址空間到內(nèi)存物理空間的映射而設(shè)置的一種硬件部件；地址結(jié)構(gòu)如下：,P W,P 為頁號(hào) W 為頁內(nèi)偏移量,第 29 頁/58,分頁管理法算法描述,分頁管理法是將作業(yè)在邏輯地址空間中劃分為頁，通過頁表與內(nèi)存空間的塊一一對(duì)

17、應(yīng)起來。作業(yè)中的邏輯地址通過動(dòng)態(tài)地址轉(zhuǎn)換機(jī)制 轉(zhuǎn)換為： 頁號(hào)，頁內(nèi)地址 塊號(hào)，塊內(nèi)地址 從而實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)空間的管理。 分頁管理可以處理不連續(xù)的地址空間和物理空間。,自動(dòng),對(duì)應(yīng),0,3000,Job1,2000,Job2,0,4000,Job3,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,2,2,2,3,3,4,5,6,7,10,PMT1,PMT2,PMT3,0,3000,0,1000,2000,主存空間,塊號(hào),4000,5000,6000,7000,8000,9000,10000,4,5,1,3,2,10,7,6,8,9,分頁管理,LOAD 1,1320,23285,地址空間,

18、L,b,頁表長(zhǎng),頁表起始地址,0,1000,2000,3000,1320,0,1,1,1,2,3,5,10,0,頁號(hào),塊號(hào),狀態(tài),PMT表,1,320,p,d,10,320,p,d,+,23285,10320,主存空間,塊號(hào),0,1,10,請(qǐng)求分頁式頁面更換算法 SEE P122 1、先進(jìn)先出（FIFO）淘汰法； 2、最近最少使用（LRU）淘汰法；,頁表地址寄存器,地址變址機(jī)構(gòu),分頁管理,第 32 頁/58,【例2】假設(shè)主存只有a,b,c三個(gè)頁框，組成a進(jìn)c出的FIFO隊(duì)列，進(jìn)程訪問頁面的序列是0，1，2，4，2，3，0，2，1，3，2號(hào)。若采用FIFO算法，LRU算法，用列表法分別求兩種替換

19、策略情況下的命中率。,【例1】假設(shè)主存只有a,b,c三個(gè)頁框，組成a進(jìn)c出的FIFO隊(duì)列，進(jìn)程訪問頁面的序列是1 4 2 5 3 3 2 4 2 5號(hào)。若采用FIFO算法，LRU算法，用列表法分別求兩種替換策略情況下的缺頁率。,請(qǐng)求分頁式頁面更換算法舉例,第 33 頁/58,1 FIFO頁面置換算法,1 4 2 5 3 3 2 4 2 5,缺頁率=8/10 命中時(shí)隊(duì)列中位置順序不變,為了理解方便，表格中每列的頁號(hào)按照淘汰算法依次變動(dòng),例1,第 34 頁/58,2 LRU頁面置換算法,1 4 2 5 3 3 2 4 2 5,缺頁率=7/10 命中時(shí)隊(duì)列中位置順序改變,例1,2換到最安全格子 沒有

20、新頁進(jìn)來,第 35 頁/58,例2,第 36 頁/58,分頁管理法特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 有效地解決了存儲(chǔ)空間的“零頭垃圾“問題； 用戶可以連續(xù)編址。 缺點(diǎn)： 采用硬件的動(dòng)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(chǔ)空間； 塊內(nèi)還有“零頭”； 要求運(yùn)行的作業(yè)必須全部裝入內(nèi)存。,第 37 頁/58,分段管理的基本概念,段 將程序劃分為相互獨(dú)立、具有一定邏輯功能的模塊、且分別按名單獨(dú)存放，稱這些模塊為段。 段表 為便于作業(yè)管理，系統(tǒng)建立的表格；每個(gè)作業(yè)一個(gè)表項(xiàng)。表項(xiàng)由段號(hào)、段長(zhǎng)度、段起始地址組成。 二維 地址空間 用兩個(gè)參數(shù)才能唯一確定地址空間。 地址映射 兩個(gè)不同空間地址的一一對(duì)應(yīng)

21、的轉(zhuǎn)換。,第 38 頁/58,分段管理,方法要點(diǎn)： 將作業(yè)分段后，段內(nèi)的邏輯地址是二維空間的地址（段，段內(nèi)偏移量）。通過分段表以及地址映射機(jī)構(gòu)將二維地址空間的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間中的物理地址。 硬件支持： 地址映射機(jī)構(gòu)：自動(dòng)將作業(yè)中的邏輯地址劃分為段和段內(nèi)偏移量。,CALLX LOAD 1,A STORE 1,B ,主程序段 MAIN,0,1K,D:,C:,0,600,500,0,0,300,子程序段X,數(shù)據(jù)段A,工作區(qū)段B,段號(hào)S,段內(nèi)位移量W,邏輯地址：,L,b,2,292,段表地址寄存器,邏輯地址,地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu),S,W,SMT表,+,+,段號(hào),長(zhǎng)度,起址,狀態(tài),8292,主存空間,8k

22、,w,分段管理,第 40 頁/58,分段管理特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 便于模塊化處理 便于動(dòng)態(tài)連接 便于分段共享 缺點(diǎn)： 硬件成本高，地址轉(zhuǎn)換花費(fèi)CPU時(shí)間； 要為表格提供內(nèi)存空間； 分段的最大尺寸受內(nèi)存大小的限制。,第 41 頁/58,段頁式存儲(chǔ)管理,為了獲得分段在邏輯上的優(yōu)點(diǎn)和分頁在管理存儲(chǔ)空間方面的優(yōu)點(diǎn)，兼用分段和分頁兩種方法，即是段頁式存儲(chǔ)管理。這種技術(shù)的基本思想是：用分段的方法來分配和管理虛擬存儲(chǔ)器，而用分頁方法來分配和管理實(shí)存儲(chǔ)器（內(nèi)存）。 這樣一來，新的地址空間結(jié)構(gòu)就變成由三個(gè)部分組成：,段號(hào) 頁號(hào) 頁內(nèi)位移量,S P W,二維 地址空間,1,1,0,0,SMT(段表),PMT0,PMT3,

23、邏輯地址,物理地址,段地址寄存器,+,段表長(zhǎng)度,段表首址,狀態(tài),主存空間,0,塊號(hào),4,5,1,3,2,7,6,邏輯地址結(jié)構(gòu),狀態(tài),塊號(hào),頁內(nèi)地址,頁號(hào),段號(hào),+,每取一次數(shù)據(jù)，要訪問3次內(nèi)存。（段表 頁表 要找的數(shù)據(jù)共3次）,頁表首址,段號(hào),1、 界限寄存器保護(hù),60K,124K,64K,60K,下界寄存器,上界寄存器,限長(zhǎng)寄存器,基址寄存器,0,60K,124K,256K,0,60K,124K,256K,2、采用存儲(chǔ)保護(hù)鍵方法 3、存取控制保護(hù),(a) 上、下界寄存器方式,(b) 基址、限長(zhǎng)寄存器方式,存儲(chǔ)保護(hù),第 44 頁/58,DOS的內(nèi)存管理,采用單一連續(xù)分區(qū)的方法，但卻綜合運(yùn)用了多

24、連續(xù)分區(qū)的管理技術(shù)。,第 45 頁/58,UNIX的內(nèi)存管理,采用分段管理方法，存儲(chǔ)分配采用優(yōu)先適應(yīng)算法。,第 46 頁/58,Windows98存儲(chǔ)器管理,Windows98 OS不僅支持常規(guī)內(nèi)存、擴(kuò)展內(nèi)存和擴(kuò)充內(nèi)存管理，還支持虛擬內(nèi)存管理（VM）。 VM是Win98內(nèi)存管理的核心，它是通過硬盤來完成與物理內(nèi)存相關(guān)的功能； 它能夠?qū)ぶ?GB空間，包括硬盤空間； 通過兩個(gè)內(nèi)存進(jìn)程向應(yīng)用程序提供大的虛擬內(nèi)存空間；一個(gè)是換頁進(jìn)程，負(fù)責(zé)物理內(nèi)存和硬盤之間移動(dòng)數(shù)據(jù)；另一個(gè)是地址轉(zhuǎn)換進(jìn)程，負(fù)責(zé)將物理內(nèi)存地址翻譯成虛擬內(nèi)存地址或映射文件； 當(dāng)一個(gè)進(jìn)程所需要的存儲(chǔ)空間超過了剩下可用的RAM時(shí)，虛擬內(nèi)存管理器

25、便開始使用換頁技術(shù)，在物理內(nèi)存和硬盤之間交換數(shù)據(jù)。,第 47 頁/58,思考題：P171 3.5 3.6 3.7 3.8,第 48 頁/58,二、設(shè)備管理,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的設(shè)備通常指I/O（輸入/輸出）設(shè)備。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，I/O設(shè)備的種類越來越多，設(shè)備管理和分配也越來越復(fù)雜。與設(shè)備管理有關(guān)的概念有： I/O設(shè)備分類 設(shè)備管理中的若干技術(shù),第 49 頁/58,1、I/O設(shè)備分類,從不同角度、按不同的方式，可對(duì)I/O設(shè)備進(jìn)行分類。 （1）按設(shè)備使用方式分 輸入設(shè)備 將信息由外部設(shè)備送入主機(jī)的設(shè)備。 輸出設(shè)備 將信息由主機(jī)送到外部設(shè)備的設(shè)備。 （2）按設(shè)備使用性質(zhì)分 獨(dú)享設(shè)備 為保證信息傳

26、送的連貫性，通常是在該設(shè)備用完之后才分配給下一個(gè)作業(yè)。一般是低速設(shè)備，像打印機(jī)、磁帶機(jī)等。 共享設(shè)備 多用戶可以同時(shí)使用的設(shè)備，如磁盤、 服務(wù)器等。 虛擬設(shè)備 通過軟件功能，把原來的獨(dú)享設(shè)備轉(zhuǎn)換成共享設(shè)備。,第 50 頁/58,I/O設(shè)備分類（續(xù)）,（3）邏輯設(shè)備與物理設(shè)備 絕對(duì)設(shè)備號(hào) 按物理設(shè)備編號(hào)。 相對(duì)設(shè)備號(hào) 即設(shè)備類型號(hào)，用戶只需知道設(shè)備類型即可，具體使用哪臺(tái)設(shè)備由操作系統(tǒng)完成。 相對(duì)號(hào) 對(duì)于幾臺(tái)同類型的設(shè)備所編寫的號(hào)碼。 符號(hào)名 以字符為單位存取數(shù)據(jù)的設(shè)備，如LPT并行打印機(jī)，COM串行打印機(jī)等。,第 51 頁/58,設(shè)備管理的功能,方便性 方便用戶使用和操作。 設(shè)備獨(dú)立性 用戶使用的設(shè)備與實(shí)際使用的設(shè)備無關(guān)。即用戶在程序中使用的是邏輯設(shè)備名，即使在設(shè)備不開機(jī)或設(shè)備故障時(shí)，程序也能正常使用。而要使用物理設(shè)備時(shí)，再通過命令等方式完成邏輯設(shè)備到物理設(shè)備的轉(zhuǎn)換。 并行性 要求I/O設(shè)備與CPU之間、設(shè)備與通道之間、通道與通道之間能并行處理，以提高系統(tǒng)的處理效率。 有效性與均衡性 使I/O設(shè)備的使用保持平衡，這樣才能最大限度的發(fā)揮設(shè)備的潛力和功效。解決設(shè)備均衡性的最好方法