第5章 存储管理(1)

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1、第五章存储管理1、概述1.1存储组织①存储装置层次大容量磁带存储器活动头磁盘固定头磁盘/磁鼓电荷耦合器件/磁泡主存高速缓存Cache寄存器GR②存储组织在存储技术和CPU寻址技术许可的范围内寻求合理的存储结构，又称为存储器层次结构或存储体系。一般方法即在辅助硬件与软件（主要是操作系统）的支持下，将快速的存储装置和容量大的存储装置构成一个统一的整体并实现它们之间的信息自动传递与管理。③典型结构介绍主存一辅存层次结构（虚拟存储器）。主存辅存辅助软硬件A、主存、辅存在性能方面存在差异。设TA1,TA2

2、分别为主存和磁盘的访问时间，则TA2/TA1称为访问时间比,记为r。命中率CPU产生的逻辑地址能够在主存访问到的概率，记为H。等效访问时间单位信息或一次访问该存储体系(即主存-辅存层次结构)的访问时间，记为TA，且有TA=H*TA1+(1-H)*TA2，记e=TA1/TA为访问效率。e=TA1/TA=TA1/(H*TA1+(1-H)*TA2)=1/(H+(1-H)*r)=1/(r+(1-r)*H)0.20.40.60.81.00.20.40.60.81.0eHr=1r=2r=10r=100B、主

3、存、辅存在价格方面存在差异。设SM1,SM2分别为主存、辅存的容量，C1,C2分别为各自的每位平均价格，则该存储体系（即主存-辅存层次结构）的每位平均价格C=(SM1*C1+SM2*C2)/(SM1+SM2)。1.2存储管理的目的和功能①存储器作为重要资源，涉及系统的性能。②存储管理主要针对主存的管理，就是对用户区域进行管理。③帕金森Parkinson理论　程序的增大正好填满增大的主存空间。④主要功能A、主存的分配和管理B、"扩充"主存容量C、共享主存D、存储保护1.3存储分配方式与时机①静态分

4、配指用户程序被编译加工形成目的程序后，由装配程序对其进行连接装入时才确定其在主存中的位置，即在装入时实现存储分配。三个规定⑴装入时分配全部申请量⑵占据其空间直至退出系统⑶不能"搬家"与再申请②动态分配装入时确定作业在主存的初始位置和大小，在执行过程中可根据需要动态地增加附加存储空间或归还无用的存储空间。具体表现⑴不必全部装入，占用区不必连续⑵支持不可预测的分配和释放1.4重定位①地址空间名空间用高级语言编制的源程序，存在于由程序员建立的符号名字空间。地址空间源程序编译得到的目标程序存在于由名空间

5、所限定的地址范围，即程序用来访问信息所用的一系列地址单元的集合，这些单元的编号称为逻辑地址。②存储空间指主存中一系列物理单元的集合，这些单元的编号称为物理地址或绝对地址。源程序符号指令数据说明IO指令名空间编译后目标程序地址空间源程序实空间主存空间N0B0B+NM③重定位指由于一个作业装入到与其地址空间不一致的存储空间所引起的对有关地址部分的修改或调整的过程。…LOAD1，500…1000500N…12345…LOAD1，500…110010001500M…12345…01000+N…④重定位的

6、分类依据转换时机与采用的手段。⑴静态重定位指作业在装入主存过程中由装配程序进行的地址转换方式。⑵动态重定位指程序执行过程中CPU访问指令或数据前，由附加的地址变换机构进行的地址转换方式。⑤动态重定位的实现方式⑴重定位寄存器RR支持动态存储分配，支持“搬家”或"浮动"。…LOAD1，500…1000500N…12345…LOAD1，500…110010001500M…12345…01000+N…5001000RR+CPU一侧存储器一侧某进程(作业)主存⑵映像方式使用页表描述虚实页面的对应关系。1.

7、5虚拟存储器①局部性原理指程序在执行过程中的一个较短时期，所执行的指令地址和指令操作数的地址，分别局限于一定区域内，表现为时间局部性和空间局部性。②基本思想程序装入时不必全部装入主存，只将当前需要的部分装入主存，在程序执行中如果需要的部分不在主存，则由操作系统发现并调入。③有关说明1）虚拟存储器的容量受辅存容量限制而非主存2）时间换空间技术的应用3）需要硬件支持2.主存管理方法2.1覆盖与交换是多道环境下用以扩充内存的两种方法。①覆盖技术其目的是在较小的可用内存中运行较大的程序。要求程序的覆盖结

8、构。示例　某进程的程序正文由A、B、C、D、E、F等6个程序段组成它们之间的调用关系如图。A20kB50kC30kF30kE40kD20k②交换技术由操作系统将在内存中处于等待状态的进程换出内存，将哪些处于就绪状态的进程换入内存，又称为对换或滚进滚出。对于内、外存之间信息交换的控制，覆盖技术是用户程序自己附加的，而交换技术是由操作系统完成的。2.2连续分配存储管理连续分配是指为一个用户程序分配连续的内存空间。<一>单一连续区存储分配除系统占用一部分主存外，剩余主存区域全部分配给用户应用程序。如图