1、第四章 存储器管理4.1 存储器的层次结构4.2 程序的装入和链接 4.3 连续分配方式 4.4 基本分页存储管理方式 4.5 基本分段存储管理方式 4.6 虚拟存储器的基本概念 4.7 请求分页存储管理方式 4.8 页面置换算法 4.9 请求分段存储管理方式 存储器是计算机系统的重要组成部分，操作系统中的存储管理是指对内存的管理，它是操作系统的重要功能之一。 n 充分利用内存，为多道程序并发执行提供存储基础n 尽可能方便用户使用 自动装入用户程序 用户程序中不必考虑硬件细节n 系统能够解决程序空间比实际内存空间大的问题存储器管理的目的：n 程序的长度在执行时可以动态伸缩n 内存存取速度快n
2、存储保护与安全n 共享与通信n 及时了解有关资源的使用状况n 实现的性能和代价要合理n 内存空间的管理、分配与回收n 内存共享 -代码共享，数据共享 通过代码共享节省内存空间，提高内存利用率 通过数据共享实现进程通信n 存储保护 防止地址越界 防止操作越权n 扩充内存容量用户在编制程序时，不应该受内存容量限制，所以要采用一定技术来 “扩充 ”内存的容量，使用户得到比实际内存容量大的多的内存空间，通过 虚拟存储技术 实现n 地址映射（重定位）存储器管理的功能：存储系统设计三个问题：容量、速度和成本n 容量：需求无止境n 速度：能匹配处理器的速度n 成本问题：成本和其它部件相比应在合适范围之内解决
3、方案： 采用层次化的存储体系结构n 当沿着层次下降时n 每比特的价格将下降，容量将增大n 速度将变慢，处理器的访问频率也将下降4.1 存储器的层次结构4.1.1 多级存储器结构容量愈来愈大访问数据的速度愈来愈慢价格愈来愈便宜寄存器高速缓存主存磁盘缓存磁盘可移动存储介质CPU寄存器主存辅存提高存储系统效能关键点： 程序存储访问局部性原理n 程序执行时，有很多的循环和子程序调用，一旦进入这样的程序段，就会重复存取相同的指令集合n 对数据存取也有局部性，在较短的时间内，稳定地保持在一个存储器的局部区域 ,处理器主要和存储器的局部打交道 ,在经过一段时间以后，使用的代码和数据集合会改变设计多级存储的体
4、系结构原则：访问级别较低存储器比率小于级别较高存储 器比率例：假设两级存储器：n 第 I级包含 1KB，存取时间为 0.1sn 第 II级包含 1MB，存取时间为 1s存取 I级中的内容，直接存取存取 II级，首先被转移到 I级，然后再存取假设确定内容所在位置时间可以忽略若在 I级存储器中发现存取对象的概率是 95%，则平均访问时间为：结果非常接近 I级存储的存取时间存储保护设施对主存中的信息加以严格的保护，使操作系统及其它程序不被破坏，是其正确运行的基本条件之一 .问题 ：多个程序同时在同一台机器上运行怎样才能互 不侵犯？为了保证软件程序只影响程序的内部硬件可提供如下功能：n 界地址寄存器（
5、界限寄存器）n 存储键1.界地址寄存器（界限寄存器）q 在 CPU中设置一对界限寄存器来存放该用户作业在主存中的下限和上限地址q 每当 CPU要访问主存，硬件自动将被访问的主存地址与界限寄存器的内容进行比较，以判断是否越界q 如果未越界，则按此地址访问主存，否则将产生程序中断 越界中断（存储保护中断）10005000OSUser 1Jump 6000User 2将 6000与上限地址5000比较，越界则越界中断10006000下界上界2.存储键n 每个存储块有一个由二进位组成的存储保护键n 一用户作业被允许进入主存， OS分给它一个唯一的存储键号n 并将分配给该作业各存储块存储键也置成同样键号n 当 OS挑选该作业运行时， OS将它的存储键号放入程序状态字 PSW存储键（ “钥匙 ”）域中n 每当 CPU访问主存时，都将该主存块的存储键与 PSW中的 “钥匙 ”进行比较A块B块C块0 0 1 0 10 1 0 0 10 1 0 0 0存储键 取保护位0不保护1保护
