8实存储器管理技术

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1、第八章实存储器管理技术8.1主存储器的物理组织、多级存储器n存储器：能接收和保存数据、而且能根据命令提供数据的装置。n当今许多计算机把存储器分为三级：n高速缓冲存储器（缓存）、主存储器（主存）和外部存储器（外存）。n三级存储器的比较n速度：缓存〉主存〉外存n价格：缓存〉主存〉外存n大小：缓存〈主存〈外存3、为何要采用高速缓存？n引入缓存主要是解决主存与CPU速度不匹配问题。缓存最初应用于大型计算机系统中，但随着CPU速度越来越高，动态存储器（即内存、主存）的速度难以满足CPU对速度的要求，一般情况下，CPU访问主存需要插入等待周期，因而不能充分利用C

2、PU的性能，缓存是面向CPU的存储器，用于存放CPU访问比较频繁的数据和代码，采用缓存可明显改善系统的性能。4、内存的物理组织n物理地址：把内存分成若干个大小相等的存储单元，每个单元给一个编号，这个编号称为内存地址（物理地址、绝对地址、实地址），存储单元占8位，称作字节（byte）。n物理地址空间：物理地址的集合称为物理地址空间（主存地址空间），它是一个一维的线性空间。5、程序的逻辑结构n程序地址：用户编程序时所用的地址（或称逻辑地址、虚地址），基本单位可与内存的基本单位相同，也可以不相同。n程序地址空间（逻辑地址空间、虚地址空间）:用户的程序地址的

3、集合称为逻辑地址空间，它的编址总是从0开始的，可以是一维线性空间，也可以是多维空间。n为什么程序使用逻辑地址而不是物理地址？n用户需要精确计算空间与存放地址；n支持多道程序运行十分困难；n程序的可移植性差。5、主存管理的主要功能n主存分配和回收：n主要任务：将主存分配给多个程序，以提高主存利用率。n选择合适的分配和回收算法及相应的数据结构，以提高主存利用率和分配、回收的速度。n地址转换和重定位：n主要任务：屏蔽物理内存使用细节，解决用户程序装入（可以部分装入）。n可执行文件生成中的链接技术n程序加载(装入)时的重定位技术n进程运行时硬件和软件的地址变

4、换技术和机构n存储保护和主存共享：n解决如何在多用户和多任务环境下，实现程序代码和数据共享和保护。n代码和数据共享n地址空间访问权限（读、写、执行）n存储器扩充：n解决用户对内存容量要求与内存实际容量之间的矛盾，使运行的程序不受主存大小的限制。n由应用程序控制：覆盖；n由OS控制：交换（整个进程空间），虚拟存储的请求调入和预调入（部分进程空间）8.2固定分区1、基本概念：把主存分成若干个固定大小的存储区，每个分区给一个作业使用，直到该作业完成后才将该区归还系统。n固定指各分区的位置和大小固定。通常在系统启动后就确定了。n分区可分为用户分区和系统分区，

5、用户分区存放用户程序，系统分区存放系统程序和管理信息。2、固定分区分单道作业和多道作业n单道作业下：固定分区中只划分了一个用户分区，用于用户程序，其他为系统分区。n多道作业下：固定分区中只划分了若干个用户分区和若干个系统分区，因此，主存中可以同时存放多个用户程序。3、用户分区的划分可用两种方式n分区大小相等：指所有的用户分区大小都相等。n缺点：n程序小于分区大小，可能出现内部碎片，造成主存浪费n程序大于分区，程序无法在一个分区内装入，导致程序无法运行。n分区大小不等：指所有用户分区的大小并不都相等n克服分区大小相等的缺点，一般划分出多个较小的分区、适

6、量中等分区和少量大分区。小程序分配小分区。4、存储分块表（MBT）n当分区大小不等时，系统需要对每个分区的信息进行记录，以便管理。n用来存储分区管理信息的数据基。nMBT中一般记录三项信息n大小：存储块的大小，以字节为单位n位置：存储块在主存中的起始地址n状态：存储块是否使用标记nMBT一般放在系统分区内，通常由存储分配和释放两个模块对它进行操作。nMBT在系统分区占用一个连续的内存空间n优点n管理简单；n硬件支持要求少，一对界地址寄存器；n缺点n主存利用率不高，存在内部碎片。n分区总数固定，限制了并发执行的程序数目。n采用静态重定位。n可以采用一对

7、界地址寄存器实现储存器保护。8.3可变分区多道管理技术n起因：固定分区主存利用率不高，使用不灵活。n定义：指事先并未将主存划分为一块块分区，而是在作业进入主存时，按作业的大小动态地建立分区，分给作业使用。工作过程例子：计算机系统有2560KB主存，按照可变分区方式，系统首先为OS分配一个系统分区，剩余的作为一个整的分区作为用户分区。OS需要400KB，则用户区为2160KB。系统启动后，其主存分配图（a），此时有5个作业依次进入内存，其内存要求和进入时间如表：n由于作业的大小以及进入主存的时间不同。形成以下特点：n分区个数可变，分区大小不固定。n主存

8、中分布着个数和大小都是变化的自由分区。n必须解决的问题n记录分区信息的数据结构n分配算法n分配和回收操作n数