《存储空间的组织》PPT课件.ppt

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1、§4.3存储空间的组织一、内存储器的管理技术二、外存储器中文件的组织结构一、内存储器的管理技术1.存储器的层次2.存储器管理的功能3.虚拟存储的概念4.存储器有关概念5.存储管理基本技术1.存储器的层次2.存储器管理的功能(1)内存空间的分配与回收(2)地址变换(3)存储共享与保护(4)存储器扩充(1)内存空间的分配与回收(2)地址变换为了保证CPU执行程序指令时能正确访问存储单元,需要将用户程序中的逻辑地址转换为运行时可由机器直接寻址的物理地址,这一过程称为地址变换或地址重定位。任何进程要在CPU上执行,都必须首先装入内存,需要一定数量的存储单元用以存放程序和数据。因此,操

2、作系统应能记住内存空间的使用情况;实施内存的分配,回收系统或用户释放的内存空间。2.存储器管理的功能(3)存储共享与保护(4)存储器扩充2.存储器管理的功能由于多道程序共享内存,使内存资源更为紧张,可以在硬件支持下,将外存作为主存的扩充部分供用户程序使用,这就是内存扩充。即要求操作系统根据个时刻用户程序允许的情况确保当前需要的程序和数据在内存,而其余部分可以暂时放在外存,等需要时再调入内存。由于各用户程序与操作系统同在内存,因此,一方面允许各用户程序能够共享系统或用户的程序和数据,另一方面又要求各程序之间互不干扰或破坏对方。3.虚拟存储的概念根据程序的时间局部性和空间局部性,

3、不必将程序全部读入内存,而只需将当前用到的信息进入内存,其他当前未用的信息留在外存;而当作业进一步运行需要用到外存中的信息时,再把已经用过但暂时还不会用得的信息换到外存,把当前需要的信息换到已空出的内存空间中。从效果上看,这样的计算机系统好像为用户提供了一个存储容量比实际内存大得多的存储器,这个存储器称为虚拟存储器。虚拟存储器的大小受外存容量的限制。1)逻辑地址:用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址。2)物理地址:内存中各物理单元的地址是从统一的基地址顺序编址。4.存储器有关概念3)重定位:把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程。4)碎片:内存中容量太小、无法

4、被利用的小分区。5)静态重定位:是在目标程序装入内存时,由装入程序对目标程序中的指令和数据的地址进行修改,即把程序的逻辑地址都改成实际的内存地址。重定位在程序装入时一次完成6)动态重定位:在程序执行期间,每次访问内存之前进行重定位,这种变换是靠硬件地址变换机构实现的。5.存储管理基本技术1)固定分区:分区的个数、分区的大小固定不变;每个分区只能放一道作业。优点:管理方式简单。缺点:内存空间利用率低。2)动态分区法:分区大小和个数依作业情况而定;作业进入内存时才建分区。优点:按需分配内存缺点:产生大量碎片。(1)界地址存储管理(2)分页存储管理1.分页的概念1)逻辑空间等分为页

5、;2)物理空间等分为块,与页面大小相同;3)逻辑地址表示:(如,页面大小为1K)4)内存分配原则:以块为单位,逻辑上相邻的页可以分配在不相邻的内存块中。PW页号页内偏移量例,设程序的逻辑地址空间划分为1024字节大小的若干页,一个程序作业占用3页,由管理程序将其分别分配给主存空间的第2、第3和第8块。程序作业的具体任务是从逻辑地址为2500处取得一个数据。图给出了该例逻辑地址与物理地址的对应关系。(3)分段存储管理在页式存储管理方案中,为作业分配的主存空间地址可以是不连续的,但作业的逻辑空间地址仍然要求是连续的。而在实际中,一个用户的程序往往是由若干功能相对独立的模块组成的,

6、如主程序模块、子程序模块、数据块等。我们把各种相对独立的程序和数据模块称为段。每个段都具有完整的逻辑意义。段式存储管理就是以段作为基本单位的主存管理方法。在段式存储管理下,每个用户程序可由若干段组成,每段可以对应于一个过程、一个程序模块或一个数据集合,段间的地址可以是不连续的,但每一段内的地址是连续的。将一个用户程序的所有逻辑段从0开始编号,称为段号,每一段内的所有单元从0开始编址,称为段内地址。用户程序地址空间的每一个单元都用二维地址表示,即逻辑地址由段号和段内地址两部分组成:分段管理基本原理(4)段页式存储管理前面所介绍的页式和段式存储管理方式都各有其优缺点。页式系统能有

7、效地提高内存利用率,而段式系统则能很好地满足用户需求。如果对两种存储管理方式“各取所长”后,则可以形成一种新的存储管理方式。这种新系统既具有分段系统便于实现、分段可共享、易于保护、可动态链接等一系列优点,又能像分页系统那样很好地解决内存的外部碎片问题,以及为各个分段可离散地分配内存等问题。这种结合段式管理及页式管理优点的存储管理方式称为段页式存储管理。段页式系统的基本原理是段式和页式原理的结合,即先将用户程序分为若干个段,再把每个段划分成若干页;内存空间采用页式方法来分配和管理,即把内存空间划分为若干个

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