操作系統(tǒng)課件os04存儲管理

操作系統(tǒng)課件os04存儲管理存儲管理是操作系統(tǒng)中重要的組成部分。本課程將介紹存儲管理的意義、概念和技術(shù)，以及如何實(shí)現(xiàn)存儲器的分配、回收和保護(hù)。存儲管理的意義和概念1提供有效的存儲機(jī)制操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)的存儲器，以提供可靠、高效的存儲機(jī)制。2優(yōu)化資源利用通過存儲管理技術(shù)，可以更好地利用計(jì)算機(jī)的存儲資源，提高系統(tǒng)性能。3實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與保護(hù)存儲管理可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與保護(hù)，確保數(shù)據(jù)的安全性和一致性。4提供虛擬化功能操作系統(tǒng)的存儲管理還支持虛擬化技術(shù)，將物理存儲器抽象成虛擬地址空間。存儲器的層次結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)存儲器層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)存儲器按照速度和容量分為多個(gè)層次，包括寄存器、高速緩存、主存和輔助存儲器。特點(diǎn)和功能每個(gè)層次的存儲器都有不同的訪問速度、容量和成本，以及不同的功能和使用方式。存儲器層次結(jié)構(gòu)圖理解存儲器層次結(jié)構(gòu)的關(guān)系和特點(diǎn)有助于優(yōu)化存儲管理和系統(tǒng)性能。地址空間和地址映射1地址空間地址空間是進(jìn)程可尋址的內(nèi)存范圍，包括代碼段、數(shù)據(jù)段、堆和棧等區(qū)域。2地址映射地址映射是將邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址的過程，通過頁表或段表實(shí)現(xiàn)。3內(nèi)存保護(hù)通過地址映射和存儲保護(hù)技術(shù)，操作系統(tǒng)可以確保不同進(jìn)程之間的內(nèi)存空間相互隔離。存儲器分配與回收技術(shù)分配策略存儲器分配策略包括連續(xù)分配、離散分配和虛擬存儲器分配等，根據(jù)需求選擇合適的分配方式。回收策略存儲器回收策略包括釋放、回收和整理等操作，以便重新分配給其他進(jìn)程使用。算法和技術(shù)存儲器分配和回收使用各種算法和技術(shù)，如首次適應(yīng)算法、最佳適應(yīng)算法、引用計(jì)數(shù)和垃圾回收等。虛擬存儲器的概念和實(shí)現(xiàn)方式1虛擬存儲器虛擬存儲器通過將部分進(jìn)程數(shù)據(jù)存儲在輔助存儲器中，實(shí)現(xiàn)了更大的虛擬地址空間。2分頁式分頁式虛擬存儲器將虛擬地址空間和物理地址空間劃分為固定大小的頁，通過頁面映射實(shí)現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換。3分段式分段式虛擬存儲器將虛擬地址空間和物理地址空間劃分為不同大小的段，通過段表實(shí)現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換。頁面置換算法頁面置換原則頁面置換算法的目標(biāo)是盡可能減少頁面錯(cuò)誤率和開銷，在內(nèi)存不足時(shí)選擇合適的頁面進(jìn)行替換。常見算法常見的頁面置換算法包括最佳置換算法、先進(jìn)先出算法、最近最久未使用算法和時(shí)鐘算法。評價(jià)指標(biāo)頁面置換算法的評價(jià)指標(biāo)包括命中率、缺頁率和開銷等，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的算法。分頁和分段的比較與選擇1分頁分頁技術(shù)適用于連續(xù)的地址空間，可以更好地管理較大的進(jìn)程。2分段分段技術(shù)適用于不規(guī)則的地址空間，可以更好地管理不同大小的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。3選擇標(biāo)準(zhǔn)選擇分頁還是分段要考慮程序的特性、訪存特點(diǎn)和操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。存儲保護(hù)的意義和實(shí)現(xiàn)方式存儲保護(hù)的意義存儲保護(hù)可以防止進(jìn)程越界訪問、惡意篡改數(shù)據(jù)和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。實(shí)現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)存儲保護(hù)的方式包括地址空間隔離、訪問權(quán)限控制和硬件支持等。安全性考慮操作系統(tǒng)需要考慮數(shù)據(jù)隱私、權(quán)限管理和漏洞攻擊等安全性問題。存儲保護(hù)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式1基于硬件的實(shí)現(xiàn)硬件提供地址轉(zhuǎn)換和訪問權(quán)限檢查等機(jī)制，保障系統(tǒng)的存儲保護(hù)功能。2基于操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)提供訪問權(quán)限管理、隔