儲存管理分析總結

2021-07-12 07:47:40 字數 2854 閱讀 4550

儲存管理分析總結

1)定義:為了保證cpu執行指令時可正確訪問儲存單元,需將使用者程式中的邏輯位址轉換為執行時由機器直接定址的實體地址,此過程即為位址對映。

a. 靜態重定位

當使用者程式被裝入記憶體時,一次性實現邏輯位址到實體地址的轉換,以後不再轉換(一般在裝入記憶體時由軟體完成)。

b. 動態重定位

在程式執行過程中要訪問資料時再進行位址變換(即在逐條指令執行時完成位址對映。一般為了提高效率,此工作由硬體位址對映機制來完成。由硬體支援,軟體硬體結合完成。硬體上一般需要一對暫存器的支援)。

3)個人理解:

a.位址對映的目的:增加邏輯位址的概念,可以理解為系統為每個任務提供了乙個虛擬記憶體,任務執行時同時存在兩個記憶體,虛擬記憶體和物理記憶體,作業系統對虛擬記憶體進行操作,對記憶體管理起來更方便;而物理記憶體主要就是對應硬體的真實位址;

b.位址對映的步驟:對於靜態位址對映,在程式燒寫到處理器時,已經完成了位址的對映,並且對映關係已固定,一般核心中大部分**就是實現的靜態位址對映;對於動態位址對映,首先作業系統先申請一塊虛擬記憶體,之後呼叫對映函式之後,才實現了物理記憶體的分配,這個主要用於使用者程序中。

1)定義:合理地分配和使用儲存空間也是記憶體管理的重要內容,通過實時合理的分配和釋放記憶體,能達到記憶體使用率的最大化。

2)個人理解:這個所謂的主儲存的分配和釋放,是指作業系統是否對虛擬記憶體進行管理分配,不是完全有使用者程式決定。

1)定義:對於主儲存器而言,其同時存在多個使用者程式和系統軟體。為使系統正常工作,必須防止由於乙個使用者程式出錯而破壞同時存在主存內的系統軟體或其他使用者的程式,還須防止乙個使用者程式不合法地訪問並非分配給它的主存區域。因此,儲存保護是多道程式和多處理機系統必不可少的部分,也是儲存管理中非常重要的一部分。

2)儲存保護方法分類:

b.對於非連續儲存區域,採用防止操作越權方法:(這其中又可以細化為二種方法)

--鍵式保護:每個頁面區域都包含乙個儲存鍵,表明了儲存區域控制和保護的資訊。

--環狀保護:把系統程式和使用者程式按重要性分層,稱為環,對每個環都規定訪問它的級別,違反規定的訪問操作是非法的,以此實現對正在執行的程式的保護。

3)個人理解:

a.後面的所有儲存保護機制都是採用防止位址越界和防止操作越權兩種方法來實現的。

1)定義:允許兩個不相關的程序訪問同乙個邏輯記憶體。共享記憶體是在兩個正在執行的程序之間共享和傳遞資料的一種非常有效的方式。不同程序之間共享的記憶體通常安排為同一段物理記憶體。程序可以將同一段共享記憶體連線到它們自己的位址空間中,所有程序都可以訪問共享記憶體中的位址。

2)優點:使用共享記憶體進行程序間的通訊實現方便,資料的共享還使程序間的資料不用傳送,而是直接訪問記憶體,也加快了程式的效率。

3)缺點:多個程序使用共享記憶體塊時,必須達成一種協議,不然會造成混亂,這個必須通過其他的比如訊號量等方式來實現。

1)定義:有限的記憶體容量遠遠不能滿足大程式以及共存於記憶體的多個程式的儲存要求,這就得借助於一些儲存技術來實現記憶體的擴充。

2)實現方法:一般採用虛擬儲存技術(涉及到交換技術),其使每個使用者作業都對應有乙個虛存,使用者程式設計時不必考慮實存的大小,也就是說,乙個虛擬儲存器就是乙個作業的邏輯位址空間。虛存的容量與記憶體的容量沒有直接聯絡,而是由處理機的位址線的位數來決定的。其具體實現採用了交換技術,實現快取和記憶體之間的交換。

分頁機制支援虛擬儲存技術。在使用虛擬儲存的環境中,大容量的線性位址空間需要使用小塊的物理記憶體以及

某些外部儲存空間來模擬。使用分頁時,每個端被劃分為頁面(通常每頁4kb),頁面儲存於物理記憶體或硬碟上,

作業系統通過維護乙個頁目錄和一些頁表來留意這些頁表資訊。

分段提供了隔絕各個**、資料和堆疊區域的機制,因此多個程式(任務)可以執行在同乙個處理器上而不會互相干擾。分段機制把處理器可定址的線性位址空間劃

分成一些較小的稱為段的受保護位址空間區域。為了定位指定段中的乙個位元組,程式必須提供乙個邏輯位址,邏輯位址包括乙個段選擇符和乙個偏移量,段選擇符是乙個段

的唯一標識,同時還提供了段描述符表中乙個資料結構的偏移量。

線性位址空間與實體地址空間具有相同的結構。相對於兩維的邏輯位址空間來說,它們兩者都是一維地

址空間。虛擬位址空間可以包含最多16k個段,而每個端最長可達4gb,所以虛擬位址空間容量達到64tb(2^46)。線性位址空間和實體地址空間都是4gb(2^32)。實

際上,如果禁用分頁機制,線性位址空間就是實體地址空間。

未完待續…..

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