存储器的层次结构

存储器的层次结构CPUCacheRAMDISK500GB200MB/S1~8GB12GB/S512KB~8MB400GB/S重定位及其方式1逻辑地址(空间相对地址)符号名字空间inta,b;a=10;逻辑地址空间(编译后目标程序的地址范围)2存储空间(绝对地址)存储空间:所有物理存储单元的集合/物理地址的集合源程序目标代码目标代码名空间逻辑地址空间存储空间os0000.1000…11001102110411061108....物理内存OS重定位的概念举例:教学计划及其实施…LoadR1,106AddR1,108StoreR1,110234128…程序A的代码000…100102104106108……LoadR1,106AddR1,108StoreR1,110234128…110611081110逻辑地址重定位分类:静态重定位…LoadR1,106AddR1,108StoreR1,110234128…程序A的代码000…100102104106108…0000.1000..11001102110411061108....物理内存OS…LoadR1,1106AddR1,1108StoreR1,1110234128…加载时定位…LoadR1,1106AddR1,1108StoreR1,1110234128…静态重定位特点优点无需硬件支持,OS装载时由软件实现缺点需要分配一个连续的存储空间用户需要事先确定所程序所需的存储量装载后不能在内存中移动重定位分类:动态重定位…LoadR1,106AddR1,108StoreR1,110234128…程序A的代码000…100102104106108…0000.1000..11001102110411061108....物理内存OS…LoadR1,106AddR1,108StoreR1,110234128…重定位寄存器(位于CPU中)+1000动态重定位特点优点不要求分配连续的存储空间,可按页或段分配用户作业可动态申请附加的存储空间,并可在内存中移动有利于程序段的共享缺点需要硬件的支持实现存储管理的软件算法比较复杂存储器管理的功能内存的分配和回收记录内存使用情况存储的按需分配存储的回收内存容量的“扩充”地址转换常采用动态重定位,需要硬件支持存储保护为了保护区域内信息不被破坏，必须实现存储保护。存储保护的工作必须由硬件和软件配合来实现。存储分配方式静态分配采用静态重定位方式装入时确定其在内存中的位置运行中不能再申请内存运行中不能在内存中移动动态分配采用动态重定位方式装入时确定其在内存中的位置运行中可申请内存可在内存中移动存储管理中的分配技术连续分区管理三四一二页式管理段式管理段页式管理连续分区管理存储管理:连续分配一道作业的全部内容(程序和数据)装入到内存的一个连续存储区中,作业在执行过程中不会发生内存与外存交换的现象,作业的容量要受到物理内存容量的限制。属于实存管理技术四种方案单道连续区管理多道固定分区管理多道可变分区管理多道可重定位分区管理1.单道连续区管理存储管理:连续分配000020KB100KB256KBOS用户程序需80KB存储空间空闲区一次只能装入一个作业2.多道固定分区管理存储管理:连续分配000020KB28KB44KB76KB140KB256KBOS分区大小不等分区大小相等000020KB40KB60KB80KB100KB120KB...256KBOS....16KB8KB作业1需14KB32KB64KB作业2需60KB116KB2.多道固定分区管理(续)存储管理:连续分配000020KB28KB44KB76KB140KB256KBOS16KB8KB32KB64KB116KB需建立固定分区说明表分区号起始地址长度状态作业名120KB8KB0228KB16KB0344KB32KB0476KB64KB05140KB116KB0作业J1需14KB1J11J2内零头(碎片)问题作业J2需60KB作业J114KB作业J260KB作业J114KB作业J260KB物理内存3.多道可变分区管理(概念)存储管理:连续分配内存地址000020KB256KBOSJ1需14KBJ2需30KB空闲区已分配区J3需60KB区大小14KB30KB60KB132KBJ4需60KB

J5需20KBJ114KBJ230KBJ360KBJ460KBJ520KB10KB72KB外零头(碎片)3.多道可变分区管理(数据结构)存储管理:连续分配000020KB256KBOSJ1需14KBJ2需30KBJ3需60KBJ4需60KB

J5需20KB10KB72KB方案一:设置两张存储管理表大小位置状态14K20K已分空表目60K64K已分60K124已分20K34K已分空表目已分分区表UBT大小位置状态10K54K空闲空表目72K184空闲空表目空表目空表目空闲分区表FBT3.多道可变分区管理(数据结构)存储管理:连续分配方案二:空闲存储区链1N+2N个字(已分区)1N+20N+2向前指针N个字(空闲分区)0N+2向后指针0L+20L+20M+20M+20N+20N+2Free指针3.多道可变分区管理(回收与合并)回收可能出现的四种情况JobB回收区回收区Free1JobA回收区Free2Free2回收区回收区Free1JobB回收区回收区JobA存储管理:连续分配3.多道可变分区管理(分配算法)最佳适应算法总是找最接近作业大小的区分配需按分区大小排序最差适应算法总是找能装下作业的最大的区分配易发生大作业不能装入的情况首次适应算法按分区起始地址排序顺序找到第一个满足要求的分区就分下次适应算法按分区起始地址排列并构成一个环每次都从上次分配位置向后找到满足要求的分区分配存储管理:连续分配4.多道可重定位分区管理避免出现“内零头”与“外零头”通过移动已分配区收集零头(需要耗费处理资源)采用动态重定位方式,作业在内存中移动后,只要改动重定位寄存器的值即可分配算法与可变分区基本相同,区别在于“拼接”拼接的时机回收时拼接(拼接较频繁)不能满足分配时拼接(拼接次数较少)缺点需要硬件支持耗费处理机时间存储管理:连续分配分区的存储保护界限寄存器方式处理机中设置上界和下界寄存器,处理机对每一条访存指令中的地址与界限寄存器比较,若不在上/下界间则产生越界中断,禁止访问。也可用基址/限长寄存器方式实现OSJob80KB168KB80KB168KB上界寄存器下界寄存器PSW分区的存储保护存储保护键可实现存/或取的单独保护可实现多个用户程序间更好的共享内存A块B块C块内存01101存储键取保护位1100001011…0110…CPU程序状态字PSW虚拟存储器虚拟存储器是一种存储管理技术，用以完成用小的内存实现在大的虚拟空间中程序的运行工作。为了给大作业用户提供方便,使它们摆脱对主存和辅存的分配和管理问题,由操作系统把多级存储器统一管理起来,实现自动覆盖。一个大作业在执行时,其一部分地址空间在主存,另一部分在辅存.因此,从效果来看,这样的系统,好象用户提供了存储容量比实际主存大得多的存储器,人们称这样的存储器为虚拟存储器。因为这样的存储