【网络操作系统课件】存储管理1.pptVIP

第四章 存储管理(一) 主要内容: 4.1、简介 4.2、内存管理 4.3、虚拟存储技术 4.4、辅存管理 4.5、高速缓存管理 4.1、简介 现代计算机的体系结构是以存储器为中心。 存储器的体系结构：同寄存器、高速缓存、主存和辅存等多层体系结构。 本章主要介绍内存分配与管理的原理和策略、辅存信息的组织和管理方法、高速缓存结构和操作方式等内容，以进一步认识和掌握操作系统的存储器管理原理和方法，提高计算机系统的利用率。 4.2、内存管理 1、内存管理简介 2、存储管理功能 3、地址重定位 4、存储管理方法 1、内存管理简介 在单道程序系统中：主存划分成两部分， 一部分供操作系统使用，一部分供当前正在执行的程序使用。 多道程序系统中：存储器的“用户”部分必须进一步地细分，以适应多个进程的要求。 Windows2000内存管理器位于Ntoskrnl.exe文件中。 在硬件抽象层（HAL）中没有内存管理器的任何部分。 内存管理器由以下几个部分组成： 1）、一组执行程序系统服务程序，用于虚拟内存的分想、释放和管理，它们中的大多数通过Win32API或核心态的设备驱动程序接口形式出现。 2）、一个转换无效和访问错误陷阱处理程序，用于解决硬件检测到的内存管理异常事件，并代表一个进程的虚拟页驻留。 3）、运行在6个不同内核模式系统线程的环境中的几个关键组件。 2、存储管理功能 一、存储管理的体系统结构 主存的功能：存放内核和用户程序的指令和数据，每一项信息都存放在主存的特定位置上。 信息在主存是按“位”存放的。 为了能对信息进行访问，要对这些位置进行编号，这些编号称为“地址”。 计算机的三级存储结构： 辅存 内存 高速缓存 二、主存储器管理功能 1）、主存分配：可以使多个程序同时驻留在主存中，以提高处理器的利用率。 2）、地址转换和重定位：即能运行与机器无关的代码 3）、存储保护和主存共享：研究如何保护各存储区中信息不被破坏和偷窃。 4）、存储扩充：运行的程序应不受主存大小的限制，理想情况下应能运行任意大小的程序。 3、地址重定位 重定位：处于主存中的程序，一旦被换出，下次换出时，不一定装在同一区域中，因此为了保证作业的正确执行，必须根据分配给作业的主存空间对作业中指令和数据的存放地址进行重定位，即要把逻辑地址转换成绝对地址。 一、逻辑组织 1）、计算机中存储数据的方式：计算机系统中的主存总是被组织成线性的或一维的地址空间，此空间由一系列字节或字组成，辅存在物理层上也是按类似方式组织的。 2）、程序存在的方式：模块、及某种机制 逻辑地址：用户程序中使用的地址被为逻辑地址，由逻辑地址对应的存储空间称逻辑地址空间。 二、物理组织 1）、计算机存储器至少被组织成两级称作主存和辅存 2）、物理地址：程序和数据存放在存储器上位置相应的地址 3）、由物理地址对应的存储空间 在主存和辅助之间移动信息是系统的责任，这个任务是存储器管理的本质所在。 三、保护 每个进程都应该受到保护,以免其他进程有意或无意的干涉，因此，必须在运行时检查一个进程产生的所有存储访问，以确保它们只访问了分配给进程的存储空间。 采用的方法：通常，用户进程不能访问操作系统的任何部分，不论是程序还是数据。再者，一个进程中的程序通常不能分支到另一个进程中的指令。如果没有特别的安排，一个进程中的程序不能访问另一个进程的数据区。处理器必须能够在执行时取消这样的指令。 四、共享 任何保护机制必须具有一定的灵活性，以允许多个进程访问主存的同一部分。 例：如果许多进程正执行同一个程序，则允许每个进程访问进程的同一个副本要优于让它们有自已单独的副本。在同一个任务上合作的进程可能需要共享访问同一个数据结构。存储器管理系统必须允许对存储器共享区域的受控访问，并且不能损害本质上的保护。 五、静态重定位 方法：在装入一个作业时，把作业中的指令地址和数据地址全部转换成绝对地址。转换工作是在作业执行前集中一次完成，所以在作业执行过程中就无需再进行地址转换。 注：采用这种方式时，由于装入主存储器的作业信息已经都是用绝对地址指示，故作业执行过程中是不能移动位置的。 六、动态重定位 方法：是指程序的重定位时机不是在程序执行前进行，而是在程序执行过程中才进行地址转换。更确切的说是在每次访问主存单元前才进行地址转换。 注：采用动态重定位时，由于装入的作业仍保持原来的逻辑地址，所以，必要时可改变它在主存中的再存放区域。 当作业被移到一个新区域时，只要改变定位寄存器的值，使定位寄存器的内容变为新区域的起始地址。这样，在作业执行时，硬件的地址转换机构按照新区域的起始地址与逻辑地址相加，转换成新区域的绝对地址，使作业仍可正确执行。 4、存储管理方法 存储器管理最基本的操作是由处理器把程序装入主存执行。 单用户系统中：内存被分为两