第四章 存储器管理
2016-11-16 13:58:54 0 举报
AI智能生成
存储器管理是计算机系统的核心功能之一,它负责有效地组织和调度计算机系统中的内存资源。这一过程包括内存的分配和回收、内存的保护和共享、以及内存的扩充。在多任务环境中,存储器管理确保每个任务都有足够的内存空间进行运行,同时防止不同任务之间的内存冲突。此外,存储器管理还负责处理虚拟内存和物理内存之间的映射关系,使得程序员可以像访问连续的内存空间一样访问离散的物理内存。通过有效的存储器管理,计算机系统能够更高效地运行,提高系统的响应速度和吞吐量。
作者其他创作
大纲/内容
存储器介绍
存储器的地位
多级存储器结构
程序的装入和链接
程序的装入
内存中程序执行的步骤
编译
链接
装入
装入的三种方式
绝对装入方式
可重定位装入方式
动态运行时装入方式
程序的链接
链接的三种方式
静态链接
装入时动态链接
运行时动态链接
连续分配方式
单一连续分配
缺点:用户区分给单一进程,浪费了大量内存空间
固定分区分配
分区大小相等
缺点:小程序占用大空间,大作业得不到充足空间
分区大小不等
需要数据结构来记录
实现
数据结构
分区使用表
缺点:产生了大量的内碎片
动态分区分配
进程结束的顺序未必是按照进来的顺序,产生大量外碎片
数据结构
空闲分区表示
空闲分区表
空闲分区链
已占分区表示
已占分区表
分区分配算法
首次适应算法FF
优点
缺点
循环首次适应算法
优点
缺点
实现
指针
最佳适应算法
优点
缺点
分区分配及回收
分配
回收
可重定位分区分配
拼接或紧凑
实现
数据结构
可重定位寄存器
对换
对换的引入
阻塞进程、挂起进程占据大量内存空间
许多作业在外存而不能进入内存运行
对换的概念
对换的分类
整体对换
分页
基本单位:页
分段
基本单位:段
对换的功能
对换空间的管理
进程的换入
进程的换出
基本分页存储管理方式
基本单位:页
原理
页面与页表
页面大小由机器的地址结构决定
地址结构
页号
逻辑地址/页面大小,向下取整
页内地址
逻辑地址%页面大小
页表
作用:用来记录页存到块当中的位置的
举例
地址变换机构
实质
地址重定位:逻辑地址转换成物理地址
页表寄存器
页表的始址
页表的长度
地址变换步骤
已知逻辑地址和页面大小
计算出页号
十进制
十六进制
计算出页内地址
十进制
十六进制
页号和页表寄存器中的页表长度进行比较
大于等于
越界中断
小于
根据页号和页表始址(页表项所占大小为d)计算得出对应页表项的始址:页号*d+页表始址
根据页表项找到对应的物理块号b
b*页面大小+页内地址
具有快表的地址变换机构
引入
减少访问内存的次数
引入高速缓冲寄存器,称为快表或联想存储器
地址变换步骤
已知逻辑地址和页面大小
计算出页号
十进制
十六进制
计算出页内地址
十进制
十六进制
页号和页表寄存器中的页表长度进行比较
大于等于
越界中断
小于
遍历快表
找到
访问快表,找到对应的物理块号b
b*页面大小+页内地址
没找到
访问页表
根据页号和页表始址(页表项所占大小为d)计算得出对应页表项的始址:页号*d+页表始址
根据页表项找到对应的物理块号b
b*页面大小+页内地址
将页表项添加到快表中(依据程序局部性原理)
两级和多级页表
基本分段存储管理方式
引入
克服分页不能信息共享的特点
分段存储管理方式的优点
便于编程
分段共享
分段保护
动态链接
动态增长
基本原理
从0开始编址
采用连续地址空间
段长由逻辑信息组的长度决定
段长不固定
逻辑地址
段号
段内地址
段表
段号
段的始址
段长
地址变换机构
步骤
根据逻辑地址计算得出段号和段内地址
段号和段表长度(控制寄存器当中)进行比较
大于等于
越界中断
小于
根据页号和页表始址(页表项所占大小为d)计算得出对应页表项的始址:页号*d+段表始址
根据段表项找到对应的内存的基址
比较段内地址和段长(存在段表项中)
大于
无法存储,越界
小于等于
基址+段内低址=物理地址
分段和分页的比较
相似点
采用离散分配方式,都需要地址重定位
不同点
基本单位不同
大小不同
一个是一维空间,一个是二维空间
虚拟存储器的基本概念
虚拟存储器的引入
程序的局部性原理
时间局部性
现在访问的指令在不久将来还会被访问
空间局部性
不久的将来会访问这条指令附近的指令
虚拟存储器的实现方法
请求分页系统
系统必须提供的支持
硬件支持
页表机制
软件支持
实现请求调页的软件
实现页面置换的软件
请求分段系统
系统必须提供的支持
硬件支持
段表机制
缺段中断机构
地址变换机构
软件支持
实现请求调段的软件
实现段的置换的软件
虚拟存储器的特征
请求分页存储管理方式
请求分页中的硬件支持
页表机制
缺页中断机构
地址变换机构
内存分配策略和分配算法
内存分配策略
最小物理块数的确定
物理块的分配策略
固定分配局部置换
可变分配全局置换
可变分配局部置换
分配算法
平均分配算法
按比例分配算法
考虑优先权的分配算法
调页策略
何时调入页面
预调页策略
请求调页策略
从何处调入页面
对换区
文件区
页面调入过程
页面置换算法
最佳置换算法
先进先出置换算法
最近最久未使用算法LRU
Clock 最近未使用算法
最少使用置换算法 LFU
页面缓冲算法
请求分段存储管理方式
请求分页中的硬件支持
页表机制
缺页中断机构
地址变换机构
分段共享和保护
请求分页系统的性能分析
缺页率对有效访问时间的影响
工作集
抖动产生的原因和预防方法
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