操作系统 - 存储管理

存储器工作原理

程序链接

链接库

静态链接

程序装载到内存和运行前链接

动态链接

内存一边装载程序一边链接，生成可执行程序

运行时连接

程序执行时链接

地址重定位

可执行程序逻辑地址转换成物理地址的过程

• 静态地址重定位
• 动态地址重定位
  程序执行过程中，当 CPU 引用内存地址时，由硬件截取逻辑地址，并在它被发送到内存之前加上重定位寄存器的值，以便实现地址转换
• 运行时链接地址重定位
  运行前不必装载全部运行代码

连续存储管理

MMU

支撑存储系统的底层硬件

分页存储管理

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翻译快表（TLB）

页表可以放在内存，访问数据要访问内存两次，一次访问页表，一次访问数据
翻译快表，放在相联存储器（一种硬件，比内存快），用来存放进程最近访问的部分页表项

反置页表用哈希

分段存储管理

程序分段结构

二维地址结构，为什么？http://blog.csdn.net/top_along/article/details/37875267
因为段之间的地址不一定连续，段内地址连续
页表为一维地址，一维页表地址可以拆分成页框号和页内位移

目的

满足用户（程序员）编程和使用上的习惯

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分段和分页的比较

• 分段是信息的逻辑单位，是用户可见的，段长由用户根据需求设定，源程序（段号、段内位移）经链接装配后仍保持二维地址结构，引入目的是满足用户模块化程序设计的需要
• 分页是信息的物理单位，用户不可见，页长由系统决定，源程序（页号，页内位移）经链接装配后变成一维地址，引入的目的是实现离散分配，并提高内存利用率

虚拟存储管理

在具有层次结构存储器的计算机系统中，自动实现部分装入和部分替换的功能，能从逻辑上为用户提供一个比物理内存容量大得多的、可寻址的内存储器

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虚存对用户隐蔽可用物理内存的容量和操作细节，虚存容量与物理内存无关，而受限于计算机地址结构和磁盘容量
用户只需要在逻辑地址中间编程，大大方便了编写程序工作，系统负责内存分配和地址映射，把逻辑地址最终转换为物理地址

请求分页虚存管理的硬件支撑

支撑存储系统的底层硬件为MMU，存储管理部件（转换地址，是CPU一部分），它提供地址转换和存储保护功能，并支持虚存管理和多任务管理

• 管理硬件页表基址寄存器
• 分解逻辑地址
• 管理快表

• 访问页表

  
  
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请求分页虚存地址转换过程

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缺页中断率

不在内存中的概率
f = F / A
f——缺页中断率
F——不成功访问次数
A——总次数

看清楚题目问却缺页数还是缺页率

全局页面替换策略

• 最佳页面替换算法（OPTimal）
  淘汰以后不再访问的页，或距现在最长时间后才访问的页
• 先进先出页面替换算法（FIFO）
• 最近最少使用页面替换算法（LRU）
  淘汰最近一段时间未被访问的页