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第四章???存储器管理
存储器是计算机系统的重要组成部分。目前,存储器
仍然是一种宝贵资源。如何对它有效管理不仅影响到
存储器的利用率而且还对系统性能有重大影响。存储
器管理的主要对象是内存。
理想存储器:速度快;容量大;价格低。但目前无
法同时满足这三个条件。
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4.1.1 多级存储结构
存储器的功能是保存数据,存储器的发展方向是高速、大容量和小体积。
存储组织是指在存储技术和CPU寻址技术许可的范围内组织合理的存储结构。
其依据是访问速度匹配关系、容量要求和价格
寄存器-内存-外存 结构
寄存器-缓存-内存-外存 结构
微机中的存储层次组织:
访问速度越慢,容量越大,价格越便宜
最佳状态应是各层次的存储器都处于均衡的繁忙状态(如:缓存命中率正好使主存读写保持繁忙)
4.1 存储器的层次结构
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存储器的层次结构
存储器在信息处理中占据重要位置。但是在现有技术下,任何一种存储装置,都无法同时从速度与容量两方面,满足用户的需求。实际上它们组成了一个速度由快到慢,容量由小到大的存储装置层次。
书P116 图4-1 存储层次示意
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4.1.2.主存储器与寄存器
主存储器:
主存储器 (简称内存或主存) ,用于保存进程运行时的程序和数据,也称可执行存储器。 其容量从数十MB到数GB。CPU的控制部件只能从主存中取得指令和数据:数据从主存读取并将它们装入到寄存器中,或从寄存器存入到主存。由于主存的访问速度远低于CPU执行指令速度,为缓和这一矛盾引入寄存器和高速缓存。
寄存器:
CPU内部,访问速度最快,完全能与CPU协调工作,但价格十分昂贵,因此容量不可能做得很大。一般以字(word)为单位。寄存器的数目,对于当前的微机系统和大中型机,可能有几十个甚至上百个。
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4.1.3 高速缓存和磁盘缓存
高速缓存Cache( 10-100ns)
容量大于或远大于寄存器,而比主存约小两到三个数量级,从几十KB到几MB; 其访问速度快于主存,为缓和内存和CPU速度上的矛盾而产生。
进程的程序和数据通常是存放在主存中,当使用时被临时复制到一个速度较快的高速缓存中。当CPU访问一组特定信息时,首先检查它是否在高速缓存中,如果已存在,可直接从中读出以避免访问主存,否则再从主存中读出信息。
如大多数计算机有指令高速缓存,用来暂存下一
条要执行指令,若没有指令高速缓存, CPU将空等若干个周期,直到下一条指令从主存中取出。
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磁盘缓存:
并不是一种实际存在的存储介质,是主存的一部分。即
利用主存中的存储空间,来暂存从磁盘中读出或写入的
信息。
由于目前磁盘的I/O速度远低于对主存的访问速度,因此
将频繁使用的一部分磁盘数据和信息, 暂时存放在磁盘
缓存中,可减少访问磁盘的次数。
由操作系统协调这些存储器的使用
一个文件的数据可能出现在存储器层次的不同级别中:
先存放在辅存中(如硬盘);当需要运行或被访问时,
就必须调入主存,也可以暂存在磁盘缓存中。
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4.2 程序的装入和链接
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8
图 4-2 对用户程序的处理步骤
程序在成为进程之前的准备工作
编辑:形成源文件(符号地址)
编译:形成目标模块(模块内符号地址解析)
链接:由多个目标模块或函数库生成可执行文件。
(模块间的符号地址解析)
装入:构造PCB,形成进程(使用物理地址),完成
装入模块中的逻辑地址到物理
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