虚拟存储和高速缓冲存储器.ppt

《虚拟存储和高速缓冲存储器.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、虚拟存储器主要内容虚拟存储器的概述虚拟存储器的发展背景虚拟存储器的工作原理虚拟存储技术的分类虚拟存储器的特点虚拟存储器：虚拟存储器：就是采用一定的方法将一定的外存容量模拟成内存，同时对程序进出内存的方式进行管理．从而得到一个比实际内存容量大得多的内存空间，使得程序的运行不受内存大小的限制。虚拟存储器解决了存储容量和存取速度之间的矛盾，同时也是管理存储设备的有效方法。虚拟存储器发展背景主存储器通常用动态随机存储器（DRAM）实现，它的存储容量相对比较小，速度比较快，单位容量的价格比较贵。虚拟存储器由主存储器和联机工作的外部存储器共同组成。外部存储器通常为磁盘存储器，

2、它的存储容量很大，与主存储器相比，速度很低，单位容量的价格很便宜。由于早起计算机系统的存储容量，特别是内存容量成本非常高、容量也很小，对于大型应用程序或多程序应用就受到了很大的限制。为了克服这样的限制，人们就采用了虚拟存储的技术。虚拟存储器的发展虚拟存储器源出于计算机的一级存储器概念。1970年，美国RCA公司研究成功虚拟存储器系统。IBM公司于1972年IBM370系统上全面采用了虚拟存储技术。随着计算机技术以及相关信息处理技术的不断发展，人们对存储的需求越来越大，这样的需求刺激了各种新技术的出现。在这个发展过程中也由几个阶段组成。首先是磁盘条带集（RAID）技

3、术：它将多个物理磁盘通过一定的逻辑关系集合起来，成为一个大容量的虚拟磁盘。其次就是存储区域网络（SAN）技术：SAN的广域化则旨在将存储设备实现成为一种公用设施，任何人员、任何主机都可以随时随地获取各自想要的数据。目前讨论比较多的包括iSCSI技术。工作原理中央处理器访问主存的逻辑地址，以确定该信息是否存放在主存内。如该信息已在主存内，则转而执行④；如果该信息不在主存内，则检查主存中是否有空闲区，如果没有，便将某个暂时不用的调出送往辅存，以便将这组信息调入主存。从辅存读出所要的信息，并送到主存空闲区。从地址变换表读出与逻辑地址对应的物理地址。根据物理地址从主存中存

4、取必要的信息。虚拟存储器是由硬件和操作系统自动实现存储信息调度和管理的。它的工作过程包括5个步骤：虚拟存储技术的分类：根据拓扑结构来分：对称式虚拟存储和非对称式虚拟存储对称式虚拟存储：是指虚拟存储控制设备与存储软件系统、交换设备集成为一个整体，内嵌在网络数据传输路径中。采用大容量高速缓存，显著提高数据传输速度。多端口并行技术，消除了I/O瓶颈。逻辑存储单元提供了高速的磁盘访问速度。可方便的连接交换设备，为系统的扩展和互连提供了技术保障。对称式虚拟存储技术的特点：非对称式虚拟存储：1、将不同物理硬盘阵列中的容量进行逻辑组合，实现虚拟的带区集，将多个阵列控制器端口绑定

5、，在一定程度上提高了系统的可用带宽。2、在交换机端口数量足够的情况下，可在一个网络内安装两台虚拟存储设备，实现Strip信息和访问权限的冗余。非对称式虚拟存储技术的特点：是指虚拟存储控制设备独立于数据传输路径之外。从虚拟化存储的实现原理来分：数据块虚拟存储方案着重解决数据传输过程中的冲突和延时问题。数据块虚拟存储方案利用虚拟的多端口并行技术，为多台客户机提供了极高的带宽，最大限度上减少了延时与冲突的发生。在实际应用中，数据块虚拟存储方案以对称式拓扑结构为表现形式。数据块虚拟、虚拟文件系统虚拟文件系统存储：虚拟文件系统存储方案着重解决大规模网络中文件共享的安全机制问

6、题。通过对不同的站点指定不同的访问权限，保证网络文件的安全。在实际应用中，虚拟文件系统存储方案以非对称式拓扑结构为表现形式。虚拟存储的特点：虚拟存储提供了一个大容量存储系统集中管理的手段，由网络中的一个环节（如服务器）进行统一管理，避免了由于存储设备扩充所带来的管理方面的麻烦。虚拟存储对于视频网络系统最有价值的特点是：可以大大提高存储系统整体访问带宽。虚拟存储技术为存储资源管理提供了更好的灵活性，可以将不同类型的存储设备集中管理使用。由于虚拟存储具有上述特点，虚拟存储技术正逐步成为存储管理的主流技术高数缓冲存储器高速缓冲存储器概述高速缓冲存储器与CPU的关系高数缓

7、冲存储器的工作原理高数缓冲存储器的地址映射高速缓冲存储器的命中率影响命中率的因素解决CPU和主存速度差异的方法由于CPU和主存储器是不同材料制成的，因而他们之间在速度上是不匹配的。为了使CPU不致因为等待存储器读写操作的完成而无事可做，就采取了一些加速CPU和存储器之间有效传输的特殊措施。主存储器采用更高速的技术缩短存储器的读出时间。采用并行操作的双端口存储器。在存储器和主存储器之间插入一个高速缓冲存储器。实现途径：高速缓冲存储器（cache）：是存在于计算机存储系统的层次结构中，介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。Cache是用来存放那些近期需要运行

8、的指令与数