操作系统存储管理.ppt

计算机组成和操作系统第五章存储管理1存储器分类1存储器概述1.2按存取方式分类
随机存储器（RAM）
存储器中的任意存储单元都能随机存取
存取所需时间与物理位置无关
磁芯、半导体存储器
主存主要由RAM组成
顺序存储器（SAM）
所存储的内容只能按某种顺序存取
存取所需时间与物理位置有关
顺序存储器的平均存取周期较长，一般用于辅存
磁盘、磁带、激光存储器
直接存取存储器（DAM）
介于随机和顺序之间
随机定位信息块，但对信息块是顺序读写1.3按读/写功能分
只读存储器(ROM)
存储器内容是预置的，固定的，无法改写
信息可长期保存、
分为固定型、一次改写型和多次改写型
读/写存储器
既能读出也能写入的存储器
随机存储器RAM1.4按信息的可保存性分类
易失性存储器VolatileMemories
断电后信息消失
半导体RAM
永久性存储器Non-VolatileMemories
断电后仍能保存信息
磁性存储器、光存储器1.5按在计算机系统中的作用分类
主存储器
速度快，容量小，价格高
目前主要采用半导体存储器
辅助存储器
速度低，容量大，价格便宜
目前主要有磁存储器和光存储器
目前微型计算机中普遍使用软磁盘和密封式的温彻斯特硬盘作为辅存
高速缓冲存储器Cache
放置在两个访问速度不一样的存储部件之间，用来暂存信息和数据
控制存储器：存放微程序
寄存器：暂存信息和数据2主存储器2.2主存储器的主要性能指标
存储器所处的地位和作用不同，其性能指标也不
同，对主存而言，主要性能指标如下：
1）存储容量：一般以字节为单位。
2）存取速度：取数时间和存取周期。速度和介质有关系。目
前微机中使用动态MOS作为主存。
3）价格：用单位存储空间的价格来衡量。
4）功耗与集成度、可靠性、访问方式、信息存储的永久性
2.3主存储器的分类
1.随机存取存储器（RandomAccessMemory）
静态MOS存储器
例如：SRAM（静态存储器）
动态MOS存储器
例如：DRAM（动态随机存取存储器）
MOS:MetalOxideSemiconductor，金属氧化物半导体
2.只读存储器(ROM)
一次编程只读存储器（PROM）
多次编程只读存储器（EPROM,EEPROM）EPROM-可擦写可编程只读存储器编程器紫外线擦除器3.易失性半导体存储器
例如：
SRAM
DRAM
DDRSDRAM(doubledataratesynch.DRAM)：双倍速率同步动态随机存储器
RDRAM(RambusDRAM)：串行传输方式
内存条2.4主存储器组成和工作原理2.5存储系统的层次结构3高速缓冲存储器3.2cache的基本思想
在处理器附近增加一个小容量快速存储器(cache)
cache中存放内存中经常被访问的数据
当程序访问内存时，我们希望被访问数据已经存放在cache中3.3cache的理论依据——程序局部性原理
程序在执行过程中的一个较短时期，所执行的指令地址和指令的操作数地址，分别局限于一定区域，包括：
时间局部性
指令的执行和数据的访问集中在一个较短时期内
空间局部性
指令的执行和数据的访问集中在一个较小区域内。程序局部性原理的具体体现：
程序在执行时，大部分是顺序执行的指令，少部分是转移和过程调用指令。
程序中存在相当多的循环结构，它们由少量指令组成，而被多次执行。
程序中存在相当多对一定数据结构的操作，如数组操作，往往局限在较小范围内。3.4cache工作原理4外存储器硬盘的多盘片结构4外存储器5存储器管理5存储器管理5.3程序的装入和链接
一个源程序要变为可以在内存中运行的程序，通常要经过编译、链接、和装入三个步骤：
1）编译：用户程序经编译后生成的目标模块是以0为开始地址顺序编址。目标模块中的地址称为相对地址或逻辑地址。
2）链接：将编译后形成的多个目标模块以及它们运行所需要的库函数，链接在一起形成装入模块。装入模块仍以0作为起始地址。
3）装入：将装入模块装入内存实际物理地址空间。5.4程序装入
程序的逻辑地址与分配的内存绝对地址不一致。
每个逻辑地址也没有一个固定的绝对地址与其对应。
例如：
程序被装入到内存A单元开始的内存区域，则该程序访
问逻辑地址的K单元的数据时，实际应访问A+K单元。
为保证程序对数据的正确访问，必须把逻辑地址转换为
绝对地址，把这个地址转换过程称为重定位。5.5重定位
静态重定位
在程序装入内存时，装入程序把程序的逻辑地
址改成物理地址。物理地址固定，且必须连续。
动态重定位
在程序执行期间，通过重定位寄存器把程序的
逻辑地址改成物理地址。指令执行之前无须修改
地址，因此运行之前可以变换存储位置，且各目
标模块不需要连续存放。动态重定位示意图5.6链接
静态链接：程序装入内存之前将个目标模块链接，形