5.1概述

1.存储层次结构

寄存器 快速缓存（cache） 内存 外存

内存：CPU可直接访问 存取速度快 断电信息丢失

外存：CPU不可直接访问 存取速度相对于内存要慢得多，但可用来长期保存用户信息

装入PCB 形成进程 装入内存才能运行 进行内存空间分配

2.存储地址

逻辑地址 物理地址 地址映射

逻辑地址首地址为0

地址映射：逻辑地址转换为可直接寻址的物理地址 CPU执行命令时按物理地址进行

存储分配的方式

1. 直接分配：程序编程编译时，直接使用实际的存储地址
2. 静态分配：程序装入内存时才确定在内存的位置，运行期间不能移动，不能申请内存空间
3. 动态分配：程序装入内存时才确定在内存的位置，运行期间可申请内存空间，可在内存移动，一个程序已占有的存储区不再需要时，可以归还给系统。

3.重定位

在执行文件装入时需要解决可执行文件地址（包含指令和数据的地址）和内存地址的对应

重定位/地址映射：建立虚实地址的对应关系

实现方式：

1. 绝对装入：编程或编译时确定地址映射关系

直接按物理内存地址编程，在系统中不能做任何移动，否则出错

2. 静态地址重定位：程序执行前，由装入程序（加载程序）负责完成地址映射

需要占用连续的内存空间 装入内存不能移动 不易实现共享

3. 动态地址重定位：处理机执行程序指令时，由动态地址变换机构（硬件）自动完成地址映射

重定位寄存器：由操作系统用特权指令来设置，比较灵活

可非连续分配，有利于程序段分配

内存信息的共享和保护

在多道程序设计的环境下，内存中的系统程序、用户程序和数据段可供不同的用户进程共享（以提高内存利用率）

存储保护类型

界限保护

上下界保护法

物理地址=逻辑地址+装入内存的首地址

基址限长保护法

-上下界寄存器保护法用转换后的物理地址进行判别

-基址限长寄存器保护法直接用程序的逻辑地址

•上下界寄存器保护法浪费的CPU时间相对要多些

访问方式保护 通过保护键匹配来判断存储访问方式是否合法

图示例

5K对写有限制 LOAD为读 没有限制，STORE 5200 开关字-保护键均为2 匹配 可写

2k-4k对读和写都有限制，2500读 开关字为1 保护键为2 不匹配 无权限

4.虚拟存储器

虚拟存储器的物质基础：

-两级存储结构：内存和外存储器

-地址变换机构：实现逻辑地址和物理地址的转换

虚拟存储器的特征：

1.虚拟性 能从逻辑上扩充内存容量

2.离散分配 内存空间非连续分配

3.部分分配 一个作业可被分成多次调入内存运行

4.多次对换：允许在作业的运行过程中换进换出

5.内外存数据传输的控制

–由应用程序控制 覆盖Overlay

–将程序的必要部分（常用功能）的代码和数据常驻内存

–可选部分（不常用功能）在其他程序模块中实现，平时存放在外存中，在需要时才装入到内存

–不存在调用关系的模块不必同时装入到内存，从而可以相互覆盖(即不同时用的模块可共用一个分区)

–由OS控制

1. 交换Swapping（整个进程空间）

•将暂时不能执行的程序送到外存中，从而获得空闲内存空间来装入新程序。

–程序暂时不能执行的可能原因：处于阻塞状态，低优先级（确保高优先级程序执行）；

–交换单位为整个进程的地址空间

–常用于多道程序系统或小型分时系统中，与分区存储管理配合使用。

换出：暂停内存中进程的执行，将其整个地址空间保存到外存的交换区中

换入：将外存中由阻塞变为就绪的进程的地址空间读入到内存中，并将该进程送到就绪队列

2. 虚拟存储Virtual store（部分进程空间）

-请求调入On demand 所要访问的程序段或数据段不在内存，则操作系统自动地从外存将有关的程序段和数据段调入内存。

-预调入On prefetch 预测要访问到的数据段和程序段，并在被访问前选择时机调入内存