模塊名稱存儲(chǔ)管理

1、1 模塊名稱：存儲(chǔ)管理1.1 術(shù)語(yǔ)1. 存儲(chǔ)器管理（memory manager）：在操作系統(tǒng)中存儲(chǔ)器層次的結(jié)構(gòu)。2. 存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)：由少量的非常快速、昂貴、易變的高速緩存（cache），由若干兆字節(jié)的中等速度、中等價(jià)格、易變的主存儲(chǔ)器（RAM）和數(shù)百兆或數(shù)千兆字節(jié)的低速、廉價(jià)、不易變的磁盤組成。3. 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）4. 只讀存儲(chǔ)器（ROM）5. 基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS）：在IBM PC計(jì)算機(jī)中，系統(tǒng)位于ROM中的部分。6. 鏈接：把主程序、用戶編寫的例程、庫(kù)例程結(jié)合到同一個(gè)地址空間中。7. 基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS，Basic Input Output System）：在R

2、OM中的那部分系統(tǒng)。8. 多道程序設(shè)計(jì)道數(shù)（degree of multiprogramming）9. MFT（OS/MFT）：具有固定數(shù)目任務(wù)的多道程序。10. 重定位（relocation）11. 程序狀態(tài)字（Program Status Word）12. 基址（base）寄存器和界限（limit）寄存器：解決重定位和保護(hù)問(wèn)題時(shí)設(shè)置的兩個(gè)專門的寄存器。13. 交換（swapping）：存儲(chǔ)管理的一種方案。14. 虛擬存儲(chǔ)器（virtual memory）：存儲(chǔ)管理的另一種方案?；舅枷胧浅绦颉?shù)據(jù)和堆棧的大小可能超過(guò)可用物理內(nèi)存的大小，由操作系統(tǒng)把程序當(dāng)前使用的那些部分保留在主存中，其他部

3、分保留在磁盤上，在需要時(shí)調(diào)入內(nèi)存。15. 虛地址空間（virtual address space）：虛地址構(gòu)成的空間。16. 缺頁(yè)故障：由于虛頁(yè)的數(shù)目大于頁(yè)框的數(shù)目，因此一些虛頁(yè)無(wú)法直接映射到頁(yè)框中。17. 臟（dirty）：當(dāng)一個(gè)頁(yè)已經(jīng)被修改過(guò)，則它是“臟”的。18. 頁(yè)面故障率（Page Fault Frequency）19. 空洞（hole）：也稱為空閑區(qū)，是由于交換而在內(nèi)存中產(chǎn)生的。20. 內(nèi)存緊縮（memory compaction）：通過(guò)把所有進(jìn)程盡可能向下移動(dòng)，盡可能將這些小的空閑區(qū)合并成一個(gè)大塊的過(guò)程。21. 分布共享存儲(chǔ)器（distributed shared memory）

4、：允許在網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)進(jìn)程共享一套頁(yè)面，這些頁(yè)面可以，但不是必須，構(gòu)成一個(gè)共享的單一線形地址空間。22. 位圖（bitmap）：在存儲(chǔ)管理的時(shí)候使用的一種機(jī)制，使用該方法時(shí)，內(nèi)存可能被分成小到幾個(gè)字或大到幾千字節(jié)的分配單位，每個(gè)分配單位對(duì)應(yīng)位圖的一位。23. 首次適配（first fit）：存儲(chǔ)管理器沿著鏈表搜索，直到找到一個(gè)足夠大的空閑區(qū)。24. 下次適配（next fit）：和首次適配的不同是，每次找到合適的空閑區(qū)時(shí)都記錄的當(dāng)時(shí)的位置。25. 最佳適配（best fit）26. 最差適配（worst fit）：總是分配最大的可用空閑區(qū)。27. 快速適配（quick fit）：它為那些常用大小

5、的空閑區(qū)維護(hù)單獨(dú)的鏈表。28. 覆蓋（overlay）：當(dāng)程序太大內(nèi)存一次容納不下的時(shí)候，把程序分成許多的片斷。29. 分頁(yè)（paging）30. 虛擬地址（virtual address）：在沒(méi)有虛擬存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)上，系統(tǒng)直接將虛擬地址送到內(nèi)存總線上，而在使用虛擬存儲(chǔ)器的情況下，虛擬地址需要被MMU映射為物理內(nèi)存地址。31. 內(nèi)存管理單元（MMU，Memory Management Unit）32. 頁(yè)面（Page）：虛擬地址空間以頁(yè)面為單位劃分。33. 頁(yè)幀（page frame）：頁(yè)面在物理內(nèi)存中對(duì)應(yīng)的單位。頁(yè)面和頁(yè)幀的大小總是一樣的。34. 頁(yè)面失效（page default）：如果需

6、要的頁(yè)面不在內(nèi)存中的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致該現(xiàn)象的發(fā)生。35. 頁(yè)表（page table）：把虛擬地址映射為頁(yè)幀。36. 轉(zhuǎn)換檢測(cè)緩沖區(qū)（Translation Lookaside Buffer）：有時(shí)稱為相聯(lián)存儲(chǔ)器（associative memory），該小型的硬件設(shè)備將虛擬地址直接映射到物理地址，而不必通過(guò)頁(yè)表。37. 倒排頁(yè)表（inversed page table）：在實(shí)際內(nèi)存中每一個(gè)頁(yè)幀有一個(gè)表項(xiàng)，而不是每一個(gè)虛擬地址空間里面有一個(gè)表項(xiàng)。38. 最近未使用頁(yè)面置換算法（NRU，Not Recently Used）。39. 先進(jìn)先出頁(yè)面置換算法（FIFO，F(xiàn)irst In First Ou

7、t）。40. 第二次機(jī)會(huì)頁(yè)面置換算法（Second Chance）。41. 時(shí)鐘頁(yè)面置換算法（clock）。42. 最近最少使用頁(yè)面置換算法（LRU，Least Recently Used）。43. 最不常用頁(yè)面置換算法（NFU，Not Frequently Used）。44. 老化算法（Aging）。45. 請(qǐng)求調(diào)頁(yè)（demanding paging）：開(kāi)始內(nèi)存中沒(méi)有頁(yè)面，因此開(kāi)始時(shí)會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)頁(yè)面失效的情況，一段時(shí)間后，進(jìn)程需要的大部分頁(yè)面在內(nèi)存中了，進(jìn)程開(kāi)始在較少頁(yè)面失效的情況下運(yùn)行。46. 訪問(wèn)的局部性（locality of reference）：在程序運(yùn)行的任何階段，它都只訪問(wèn)較少的

8、一部分頁(yè)面。47. 工作集（working set）：一個(gè)進(jìn)程當(dāng)前正在使用的頁(yè)面的集合。48. 顛簸（thrashing）：一個(gè)進(jìn)程每執(zhí)行幾條指令，程序就發(fā)生一次頁(yè)面失效。49. 工作集模型（working set model）：不少分頁(yè)系統(tǒng)都設(shè)法跟蹤進(jìn)程的工作集，以確保讓進(jìn)程運(yùn)行之前，它的工作集已經(jīng)在內(nèi)存中了。50. 工作集時(shí)鐘（WSClock）算法：它是一種改進(jìn)的算法，它基于時(shí)鐘算法，并且使用了工作集信息。51. Belady異常（Belady Anomaly）：有時(shí)候，內(nèi)存中頁(yè)幀多的程序的頁(yè)面失效卻比內(nèi)存中頁(yè)幀少的程序的頁(yè)面失效嚴(yán)重的現(xiàn)象。52. 訪問(wèn)字符串（reference stri

9、ng）：每個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存訪問(wèn)都可以用一個(gè)頁(yè)號(hào)列表來(lái)表示。該有序的頁(yè)號(hào)列表就是訪問(wèn)字符串。53. 棧式算法（stack algorithm）。54. 內(nèi)部碎片（internel fragmentation）：在選擇一個(gè)正文段、數(shù)據(jù)段或堆棧段一般不會(huì)恰好裝滿整個(gè)頁(yè)面，而多余的被浪費(fèi)的空間就是內(nèi)部碎片。55. 分頁(yè)守護(hù)進(jìn)程（paging daemon）：該進(jìn)程大多數(shù)時(shí)候休眠，定期喚醒以檢查內(nèi)存的情況。如果空閑頁(yè)幀過(guò)少，它通過(guò)已選好的頁(yè)面置換算法選擇頁(yè)面換出內(nèi)存。56. 釘?。╬inning）頁(yè)面：在內(nèi)存中鎖住一個(gè)頁(yè)面。57. 分段（segment）。58. 共享庫(kù)（shared library）。59

10、. 外部碎片（external fragmentation）：也稱為棋盤型碎片。在系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，內(nèi)存被分成許多塊，一些塊包含著段，一些則成了空閑區(qū)。1.2 知識(shí)要點(diǎn)1.2.1 存儲(chǔ)管理概要1.2.1.1 存儲(chǔ)器的作用1. 存儲(chǔ)器的概念；2. 現(xiàn)代操作系統(tǒng)中存儲(chǔ)器的種類。1.2.1.2 為什么需要存儲(chǔ)管理1. 存儲(chǔ)器性能、價(jià)格與處理要求之間的平衡；2. 當(dāng)技術(shù)發(fā)展到足夠提供高速廉價(jià)的存儲(chǔ)器時(shí)，許多現(xiàn)有的存儲(chǔ)管理方案都將過(guò)時(shí)。1.2.2 存儲(chǔ)管理方案1.2.2.1 靜態(tài)存儲(chǔ)管理方案靜態(tài)存儲(chǔ)管理方案的思想1.2.2.1.1 沒(méi)有交換和分頁(yè)的單道程序1. 最簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)器管理方案：同一時(shí)刻只運(yùn)行一

11、道程序，應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)共享存儲(chǔ)器。2. 操作系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序的三種內(nèi)存組織方案。1.2.2.1.2 固定分區(qū)的多道程序1. 固定分區(qū)的多道程序的思想；2. IBM的OS/360中使用的MFT方案；3. 多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)的性能分析4. 重定位和保護(hù)1) 實(shí)現(xiàn)程序中指令地址的重定位方法；2) 實(shí)現(xiàn)不同分區(qū)間的越界訪問(wèn)保護(hù)（基址寄存器、界限寄存器）。1.2.2.2 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)管理方案1. 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)管理方案的思想2. 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)管理方案的分類1) 基于交換的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)管理；2) 基于虛擬存儲(chǔ)器思想的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)管理。1.2.2.2.1 交換1. 交換技術(shù)的思想；2. 使用的技術(shù)：1) 內(nèi)存緊縮技

12、術(shù)解決內(nèi)存空洞問(wèn)題；2) 在進(jìn)程被換進(jìn)或移動(dòng)時(shí)為其分配一點(diǎn)額外的內(nèi)存解決大部分進(jìn)程運(yùn)行時(shí)的增長(zhǎng)引起的交換和移動(dòng)帶來(lái)的開(kāi)銷。3. 該存儲(chǔ)管理根據(jù)跟蹤內(nèi)存的使用情況分為以下兩種。1.2.2.2.1.1 基于位圖的內(nèi)存管理基于位圖的內(nèi)存管理思想1.2.2.2.1.2 基于鏈表的內(nèi)存管理1. 基于鏈表的內(nèi)存管理思想；2. 搜索空洞的算法：首次適配算法、下次適配算法、最佳適配算法、最差適配算法、快速適配算法。1.2.2.2.2 虛擬存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器思想1.2.2.2.2.1 分頁(yè)技術(shù)針對(duì)一維虛擬存儲(chǔ)器1. 內(nèi)存管理單元的作用；2. 內(nèi)存管理單元的內(nèi)部操作；3. 頁(yè)表的概念；4. 頁(yè)表管理存在的問(wèn)題1)

13、頁(yè)表項(xiàng)增多；2) 地址映射必須十分迅速。1.2.2.2.2.1.1 解決頁(yè)表管理的問(wèn)題方案1. 多級(jí)頁(yè)表；2. TLBs（翻譯后援存儲(chǔ)器）和軟件TLB管理；3. 逆向頁(yè)表。1.2.2.2.2.1.2 頁(yè)表替換算法1.2.2.2.2.1.2.1 常用頁(yè)面替換算法1. 最優(yōu)頁(yè)面替換算法；2. 最近未使用（NRU）替換算法；3. 最久未使用（LRU）替換算法；4. 先進(jìn)先出（FIFO）替換算法；5. 第二次機(jī)會(huì)頁(yè)面替換算法；6. 時(shí)鐘頁(yè)面替換算法；7. LRU的軟件模擬不常使用（NFU）的算法。1.2.2.2.2.1.2.2 頁(yè)面替換算法模型需要首先了解的一些問(wèn)題：1. Bealady異常2. 棧式算法3. 距離字符串4. 頁(yè)面概率失效預(yù)測(cè)1.2.2.2.2.1.3 分頁(yè)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)問(wèn)題1. 局部分配策略和全局分配策略2. 負(fù)載控制3. 頁(yè)面大小4. 分離的指令空間和數(shù)據(jù)空間5. 共享頁(yè)面6. 清除策略7. 虛擬存儲(chǔ)器接口1.2.2.2.2.1.4 分頁(yè)系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題1. 頁(yè)面失效處理2. 指令備份3. 鎖定內(nèi)存中的頁(yè)面