CH4存儲管理課件

1、CH4 存儲管理4.1 主存儲器 4.2 連續(xù)存儲空間管理 4.3 分頁式存儲管理 4.4 分段式存儲管理 4.5 虛擬存儲管理 4.6 實(shí) 例 研 究：Intel Pentium存儲管理硬件設(shè)施4.7 Windows2000/XP虛擬存儲管理 4.8 實(shí)例研究：Linux虛擬存儲管理 存儲管理的功能主存儲空間的分配和去配。地址轉(zhuǎn)換和存儲保護(hù)。主存儲空間的共享。主存儲空間的擴(kuò)充。4.1 主存儲器4.1.1存儲器的層次 4.1.2快速緩存（caching） 4.1.3地址轉(zhuǎn)換與存儲保護(hù) 4.1.1 存儲器的層次寄存器高速緩存主存儲器磁盤緩存固定磁盤可移動存儲介質(zhì)4.1.2快速緩存(Chachin

2、g)快速緩存Caching Cache的管理 Cache數(shù)據(jù)的一致性問題 Cache數(shù)據(jù)的一致性問題多CPU環(huán)境中，除維護(hù)CPU寄存器外，還包含數(shù)據(jù)Cache，數(shù)據(jù)的副本可能同時出現(xiàn)在若干個Cache中。CPU并發(fā)地執(zhí)行，對數(shù)據(jù)在某個Cache中的修改，會影響到數(shù)據(jù)所在的所有 Cache，這個問題稱作緩沖一致性(Coherency)問題，這種一致性通常由硬件來保證。分布式環(huán)境中，同一個文件的不同副本可能存儲在地理上分散的不同計算機(jī)中，各個副本在一個地方被修次，所有其他副本立刻就成為過時的了。4.1.3 地址轉(zhuǎn)換與存儲保護(hù)邏輯地址（相對地址）與物理地址（絕對地址）邏輯地址空間與物理地址空間地址轉(zhuǎn)

3、換或重定位 靜態(tài)重定位與動態(tài)重定位 存儲保護(hù) 4.2.1 單用戶連續(xù)存儲管靜態(tài)定位 柵欄寄存器重定位和存儲保護(hù) 操作系統(tǒng)區(qū)作業(yè)i的程序、數(shù)據(jù)等界限地址柵欄寄存器作業(yè)2作業(yè)1界限地址 + 邏輯地址裝入程序單用戶連續(xù)存儲管理缺點(diǎn)處理器和外部設(shè)備串行工作；一個作業(yè)獨(dú)占主存儲空間，降低存儲空間的利用率；計算機(jī)的外圍設(shè)備利用率不高。動態(tài)重定位單連續(xù)存儲管理 操作系統(tǒng)區(qū)用戶區(qū)界限地址定位寄存器邏輯地址CPU絕對地址4.2.2 固定分區(qū)存儲管理分區(qū)存儲管理的基本思想： 給進(jìn)入主存的用戶進(jìn)程劃分一塊連續(xù)存儲區(qū)域，把進(jìn)程裝入該連續(xù)存儲區(qū)域,使各進(jìn)程能并發(fā)執(zhí)行,這是能滿足多道程序設(shè)計需要的最簡單的存儲管理技術(shù)。固

4、定分區(qū)存儲管理分割主存儲器空間成若干個連續(xù)區(qū)域 操作系統(tǒng)區(qū)（8K）用戶分區(qū)1（8K）用戶分區(qū)2（16K）用戶分區(qū)3（16K）用戶分區(qū)4（16K）用戶分區(qū)5（32K）用戶分區(qū)6（32K）固定分區(qū)存儲管理的地址轉(zhuǎn)換和存儲保護(hù) B下限寄存器邏輯地址CPU絕對地址操作系統(tǒng)區(qū)用戶分區(qū)1用戶分區(qū)2用戶分區(qū)3B+L2上限寄存器B+L2越界中斷用戶分區(qū)4用戶分區(qū)5用戶分區(qū)6作業(yè)進(jìn)入分區(qū)排隊策略一是每個分區(qū)排一個等待處理的隊列,等待處理作業(yè)大小不均,導(dǎo)致有的分區(qū)空閑而有的分區(qū)忙碌;二是所有等待處理的作業(yè)排成一個隊列,當(dāng)調(diào)度其中一個進(jìn)入分區(qū)運(yùn)行時,選擇可容納它的最小可用分區(qū),以充分利用主存。 4.2.3 可變分區(qū)

5、存儲管理 可變分區(qū)(variable partition) 存儲管理是按作業(yè)的實(shí)際大小來劃分分區(qū)，且分區(qū)個數(shù)也是隨機(jī)的,實(shí)現(xiàn)多個作業(yè)對內(nèi)存的共享，進(jìn)一步提高內(nèi)存資源利用率。 可變分區(qū)方式主存分配示例 操作系統(tǒng)作業(yè)1空閑區(qū)作業(yè)2空閑區(qū)4K10K46K52K128K操作系統(tǒng)作業(yè)1空閑區(qū)作業(yè)2空閑區(qū)4K10K40K46K52K128K作業(yè)3操作系統(tǒng)作業(yè)1空閑區(qū)4K10K40K128K作業(yè)3可變分區(qū)存儲管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 可變分區(qū)主存分配表可由兩張表格組成，一張稱”已分配區(qū)表”另一張”未分配區(qū)表”可變分區(qū)的回收算法 A X B A B A X A X B B x 變?yōu)樽優(yōu)樽優(yōu)樽優(yōu)閄終止前X終止后鏈表空閑區(qū)管

6、理方法內(nèi)存空閑區(qū)的開頭單元存放本空閑區(qū)長度及下一個空閑區(qū)起始地址,所有空閑區(qū)都鏈接起來,設(shè)置第一塊空閑區(qū)地址指針,讓它指向第一塊空閑區(qū)地址。申請空閑區(qū);歸還空閑區(qū)?？勺兎謪^(qū)管理的分配算法1）最先適應(yīng)分配算法 2）下次適應(yīng)分配算法3）最優(yōu)適應(yīng)分配算法 4）最壞適應(yīng)分配算法5）快速適應(yīng)分配算法 查找和分配算法比較(1)從搜索空閑區(qū)速度及主存利用率來看, 最先適用分配、下次適應(yīng)分配和最佳適應(yīng)算法比最壞適應(yīng)算法性能好。如果空閑區(qū)按從小到大排列,則最先適用分配算法等于最優(yōu)適應(yīng)分配算法。如果空閑區(qū)按從大到小排列,則最先適用分配算法等于最壞適應(yīng)分配算法。查找和分配算法比較(2)空閑區(qū)按從小到大排列時, 最先

7、適用分配算法能盡可能使用低地址區(qū),從而高地址空間有較大的空閑區(qū)容納大的作業(yè)。下次適應(yīng)分配算法會使存儲器空間得到均衡使用。 最優(yōu)適應(yīng)分配算法的主存利用率最好,但可能會導(dǎo)致空閑區(qū)分割下來的部分很小。查找和分配算法比較(3)處理某種作業(yè)序列時, 最壞適應(yīng)分配算法可能性能最佳,它選擇最大空閑區(qū),使得分配后剩余下來的空閑區(qū)不會太小,仍能用于再分配。最先適應(yīng)算法簡單、快速，在實(shí)際的操作系統(tǒng)中用得較多；其次是最佳適應(yīng)算法和下次適應(yīng)算法。2可變分區(qū)地址轉(zhuǎn)換與存儲保護(hù) 基址基址寄存器邏輯地址CPU絕對地址操作系統(tǒng)區(qū)空閑分區(qū)1用戶作業(yè)1空閑分區(qū)2限長限長寄存器限長越界中斷多對基址/限長寄存器允許一個進(jìn)程占用兩個或多個分區(qū)。規(guī)定某對基址/限長寄存器的區(qū)域是共享的，用來存放共享的程序和常數(shù)，對共享區(qū)域的信息只能讀出不能寫入。進(jìn)程共享的例行程序就可放在限定的公用區(qū)域中,而讓進(jìn)程的共享部分具有相同的基址/限長值。3 移動技術(shù) 操作系統(tǒng)作業(yè)1空閑區(qū)作業(yè)2空閑區(qū)作業(yè)3空閑區(qū)操作系統(tǒng)作業(yè)1作業(yè)2作業(yè)3空閑區(qū)操作系統(tǒng)作業(yè)1作業(yè)2作業(yè)3空閑區(qū)作業(yè)4有關(guān)移動問題討論