存储器相关概念

, , , , , ,*,存储器管理的相关概念,1,存储器概念,存储器（storage, memory ）。分成两类：,内存储器,外存储器,简称,内存、主存、物理存储器,处理机能直接访问的存储器。用来存放系统和用户的程序及数据，特点时存取速度快，存储方式是以新换旧，断电信息丢失。,简称,外存、辅助存储器,处理机不能直接访问的存储器。用来存放用户的各种信息，存取速度相对内存而言要慢得多，但它可用来长期保存用户信息。在设备管理中介绍。,2,存储器管理的对象,存储管理(memory management)，即对存储器的管理。,内存和外存两者物理特性不同，操作系统对它们的管理方式也不同。本章介绍的是对内存的管理，对外存的管理将在磁盘存储器管理中介绍。,内存又分为ROM和RAM，ROM为固化只读的。因此操作系统的存储管理模块管理的是内存中的RAM。,内存可以看作是以字或字节为单位的存储单元组成的数组，每个存储单元都有自己的地址。,内存的作用：存储指令和数据。程序执行时，先加载到内存。CPU执行时，从内存取指令，分析指令，如需要则从内存取操作数。执行完毕后，存储运算结果到内存。,3,存储器管理的功能,内存分配和回收：,为每个进程分配内存空间，并在它们不需要时回收其占据的空间。,方式：,静态分配：作业运行前一次性完成,动态分配：作业运行前和运行中逐步完成,内存保护：,为防止内存中程序相互干扰，要设置地址空间访问权限（读、写、执行）和越界检查机制。,地址映射：,将地址空间中的逻辑地址转化为内存空间中与之对应的物理地址。,内存扩充(逻辑扩充)：,即在不改变实际内存容量情况下，借助大容量外存解决内存不足问题。（虚拟存储器）,4,地址的概念,1.物理地址,（内存地址，绝对地址，实地址，physical address）：把内存分成若干个大小相等的存储单元，每个单元给一个编号，这个编号称为物理地址。物理地址可直接寻址。,物理地址空间：,物理地址的集合称为物理地址空间（内存空间），它是一个一维的线性空间。,5,地址的概念(续),2.逻辑地址,（相对地址，虚地址，,logical address）：,一个源程序经编译、链接而形成可装入程序，其地址是从“0”开始的，程序中的其它地址都是相对于起始地址计算的，故称,相对地址,。,地址空间：由逻辑地址所形成的地址范围。可能是线性的，也可能是多维的。,6,地址的概念(续),用户的程序经过编译后形成,目标代码,，,目标代码通常采用相对地址的形式。其特点是：,用户编程无物理地址概念,但程序在编译时必须有地址概念，可以缺省认为每个用户程序拥有一个空间：,逻辑空间,从,0,开始编址,程序执行必需存储空间，且该空间在执行前不确定,运行时刻确定其真正的内存地址,7,地址的概念(续),8,地址的概念(续),问题：,用户编程空间地址:逻辑地址虚概念,内存地址:物理地址实概念,执行程序时如何实现二者之间的转换？,9,地址的概念(续),3.地址映射(address mapping),：将用户程序中的逻辑地址转换为运行时由机器直接寻址的物理地址。,有时也称为地址变换、地址重定位。,当程序装入内存时，操作系统要为该程序分配一个合适的内存空间，由于程序的逻辑地址与分配到内存物理地址不一致，而CPU执行指令时，是按物理地址进行的，所以要进行地址转换。,10,4.地址映射的分类,静态重定位：,当用户程序被装入内存时，一次性实现逻辑地址到物理地址的转换，以后不再转换（一般在装入内存时由软件完成）。,不允许程序运行时在内存中移动。,动态重定位：,地址变换过程是在程序执行期间，随着对每条指令和数据的访问而自动进行的。,须获得硬件地址变换机构的支持。,允许程序在运行期间在内存中移动。,11,