2021年计算机操作系统存储器管理讲义.ppt

第四章 存储器管理
知识点
重定位的基本概念
动态分区分配方式及分配算法、分区保护
分页存储管理及地址变换、分段存储管理及地址变换，信息共享和保护
虚拟存储器的基本概念、特征，页面置换技术
请求分页系统，页表机制、地址变换及页面置换算法
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2021/1/26
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第四章　存储器管理
存储器的层次结构
　程序的装入和链接
　连续分配方式
　基本分页存储管理方式
　基本分段存储管理方式
　虚拟存储器的基本概念
　请求分页存储管理方式
　页面置换算法
　请求分段存储管理方式
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存储器的层次结构
存储器包括内存（主存）和外存（磁盘）
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。
内存在访问速度方面的发展：DRAM、SDRAM、SRAM，DDRSDRAM等；
硬盘技术在大容量方面的发展：接口标准、存储密度等；
主存储器管理技术分为两大类
实存储器管理
虚拟存储器管理
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存储器的层次结构
存储器的物理组织、多级存储器
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。
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）；
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存储器的层次结构
快速缓存：
Data Cache
TLB(Translation Lookaside Buffer)
内存：DRAM, SDRAM等；
外存：软盘、硬盘、光盘、磁带等；
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存储器的层次结构
主存储器管理功能
存储分配和回收
分配和回收算法及相应的数据结构
地址变换和重定位
可执行文件生成中的链接技术
程序加载(装入)时的重定位技术
进程运行时硬件和软件的地址变换技术和机构
存储共享和保护
代码和数据共享
地址空间访问权限（读、写、执行）
存储器扩充：存储器的逻辑组织和物理组织；
由应用程序控制：覆盖；
由OS控制：交换（整个进程空间），虚拟存储的请求调入和预调入（部分进程空间）
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存储器的层次结构
主存储器发展历史
RAM（random access memory）随机存储器。按照存储信息的不同，随机存储器又分为静态随机存储器（Static RAM,SRAM)和动态随机存储器（Dynamic RAM,DRAM)。
静态存储器（SRAM）
存储原理：由触发器存储数据
单元结构：六管NMOS或OS构成
优点：速度快、使用简单、不需刷新、静态功耗极低；常用作Cache
缺点：元件数多、集成度低、运行功耗大
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存储器的层次结构
主存储器发展历史
动态存储器（DRAM）
存贮原理：利用MOS管栅极电容可以存储电荷的原理，需刷新；
刷新(再生)：为及时补充漏掉的电荷以避免存储的信息丢失，必须定时给栅极电容补充电荷的操作
刷新时间：定期进行刷新操作的时间。该时间必须小于栅极电容自然保持信息的时间（小于2ms）。
优点： 集成度远高于SRAM、功耗低，价格也低
缺点：因需刷新而使外围电路复杂；刷新也使存取速度较SRAM慢，所以在计算机中，DRAM常用于作主存储器。
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存储器的层次结构
主存储器发展历史
SIMM（Single In-lineMemory Modules）
单边接触内存模组，80286上使用，容量为30pin，256kb，由片数据位和1片检验位组成组成一个bank。因此，常由4条一起使用。
386,486使用72pin SIMM支持32bit快速页模式内存，容量为512kb~2mb，仅要求2条一起使用。
与30pin不兼容，因此淘汰了30pin SIMM。
FPMDRAM：（FastPageMode），在386时代很流行。
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存储器的层次结构
主存储器发展历史
EDODRAM：(Extended Data Out)，1991~1995年
取消了扩展数据输出内存与传输内存两个存