《存儲器管理》課件存儲器管理概述主存儲器管理輔助存儲器管理虛擬存儲器管理存儲器管理的發(fā)展趨勢目錄01存儲器管理概述

存儲器管理的定義存儲器管理指操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲器資源的子系統(tǒng)。存儲器管理的主要任務(wù)對物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存進(jìn)行管理，包括內(nèi)存分配、內(nèi)存回收、內(nèi)存共享、內(nèi)存保護(hù)等。存儲器管理的目標(biāo)提高內(nèi)存利用率，減少內(nèi)存碎片，保證程序的正確運(yùn)行，提供方便的內(nèi)存管理手段。根據(jù)程序的需求，為其分配適當(dāng)?shù)膬?nèi)存空間。內(nèi)存分配當(dāng)程序不再需要內(nèi)存時(shí)，將其占用的內(nèi)存空間回收，以便其他程序使用。內(nèi)存回收允許多個(gè)程序共享同一塊內(nèi)存空間，以減少內(nèi)存消耗。內(nèi)存共享對每個(gè)程序的內(nèi)存空間進(jìn)行隔離，防止一個(gè)程序隨意修改其他程序的內(nèi)存數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。內(nèi)存保護(hù)存儲器管理的功能02主存儲器管理ABCD主存儲器的分類隨機(jī)存取存儲器（RAM）可隨時(shí)讀/寫任意地址的數(shù)據(jù)，存取時(shí)間基本固定，斷電后數(shù)據(jù)丟失。高速緩存存儲器（Cache）用于存放CPU經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)，存取速度非?？?。只讀存儲器（ROM）只能讀出數(shù)據(jù)，不能寫入數(shù)據(jù)，斷電后數(shù)據(jù)不丟失。寄存器CPU內(nèi)部的高速存儲單元，用于存放中間計(jì)算結(jié)果和指令。字節(jié)編址每個(gè)存儲單元的大小為1字節(jié)。字編址每個(gè)存儲單元的大小為若干字節(jié)（通常是1、2、4或8字節(jié)）。段式存儲將程序劃分為若干個(gè)邏輯段，每個(gè)段的大小固定。頁式存儲將主存劃分為若干個(gè)固定大小的頁框，程序按頁大小劃分為若干個(gè)頁面。主存儲器的組織結(jié)構(gòu)在編譯時(shí)確定每個(gè)程序所占用的內(nèi)存空間大小，運(yùn)行時(shí)不能改變。靜態(tài)分配在程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)需要動態(tài)地分配和回收內(nèi)存空間。動態(tài)分配將程序從當(dāng)前位置移動到主存的其他位置，以減少碎片和增加連續(xù)可用空間。內(nèi)存緊縮通過將程序分割成更小的部分來增加可用內(nèi)存空間。內(nèi)存擴(kuò)充主存儲器的分配與回收03輔助存儲器管理輔助存儲器的分類硬盤驅(qū)動器（HDD）利用機(jī)械運(yùn)動讀寫數(shù)據(jù)，存儲容量大，但讀寫速度相對較慢。固態(tài)硬盤（SSD）無機(jī)械運(yùn)動，通過閃存芯片存儲數(shù)據(jù)，讀寫速度快，但價(jià)格較高。光盤驅(qū)動器（CD/DVD）利用激光讀寫數(shù)據(jù)，存儲容量較小，但價(jià)格低廉且不易損壞。磁帶驅(qū)動器（TapeDrive）利用磁帶存儲數(shù)據(jù)，容量大、價(jià)格低廉，但讀寫速度較慢。常見的文件系統(tǒng)之一，用于存儲和管理文件在硬盤上的組織結(jié)構(gòu)。FAT文件系統(tǒng)Windows操作系統(tǒng)下的主要文件系統(tǒng)，支持大容量文件和磁盤分區(qū)管理。NTFS文件系統(tǒng)Linux操作系統(tǒng)下的主要文件系統(tǒng)，具有良好的可擴(kuò)展性和穩(wěn)定性。ext4文件系統(tǒng)MacOS操作系統(tǒng)下的主要文件系統(tǒng)，支持多種文件和目錄組織方式。HFS+文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)先進(jìn)先出（FIFO）按照請求的順序進(jìn)行服務(wù)，最先進(jìn)入隊(duì)列的請求最先得到服務(wù)。選擇距離當(dāng)前磁頭位置最近的請求進(jìn)行服務(wù)，以減少尋道時(shí)間。磁頭在磁盤上往復(fù)移動，選擇遇到的第一個(gè)請求進(jìn)行服務(wù)，然后繼續(xù)移動并選擇下一個(gè)請求。類似于SCAN算法，但磁頭移動方向固定，只在單向移動時(shí)選擇請求進(jìn)行服務(wù)。最短尋道時(shí)間優(yōu)先（SSTF）掃描算法（SCAN）C-SCAN算法磁盤調(diào)度算法04虛擬存儲器管理虛擬存儲器的概念總結(jié)詞虛擬存儲器是一種將物理存儲器與邏輯存儲器相結(jié)合的技術(shù)，通過將程序分割成多個(gè)頁面或段，實(shí)現(xiàn)程序在物理存儲器中的動態(tài)加載和卸載。詳細(xì)描述虛擬存儲器的概念總結(jié)詞頁式虛擬存儲器的概念詳細(xì)描述頁式虛擬存儲器將程序分割成固定大小的頁面，并按照頁面的大小進(jìn)行分配和回收。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是頁面大小固定，易于管理，但缺點(diǎn)是可能存在頁面碎片問題。頁式虛擬存儲器總結(jié)詞段式虛擬存儲器的概念詳細(xì)描述段式虛擬存儲器將程序分割成多個(gè)邏輯段，每個(gè)段的大小可以不同。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)程序的需求靈活分配和回收空間，但缺點(diǎn)是管理較為復(fù)雜，需要更多的內(nèi)存開銷。段式虛擬存儲器VS段頁式虛擬存儲器的概念詳細(xì)描述段頁式虛擬存儲器結(jié)合了頁式和段式虛擬存儲器的特點(diǎn)，將程序分割成多個(gè)邏輯段，每個(gè)段再被分割成固定大小的頁面。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是既可以根據(jù)程序需求靈活分配空間，又便于管理，但缺點(diǎn)是需要更多的內(nèi)存開銷?？偨Y(jié)詞段頁式虛擬存儲器05存儲器管理的發(fā)展趨勢隨著數(shù)據(jù)量的增長，大容量存儲器成為存儲器管理的重要需求?？偨Y(jié)詞隨著數(shù)字化時(shí)代的到來，數(shù)據(jù)量呈爆炸式增長，傳統(tǒng)的存儲器容量已經(jīng)無法滿足需求。大容量存儲器能夠提供更高的存儲密度和更大的存儲空間，成為存儲器管理的重要發(fā)展方向。詳細(xì)描述大容量存儲器的需求高速緩存技術(shù)的發(fā)展總結(jié)詞高速緩存技術(shù)是提高存儲器訪問速度的關(guān)鍵技術(shù)。詳細(xì)描述高速緩存技術(shù)通過將常用的數(shù)據(jù)存儲在高速緩存中，實(shí)現(xiàn)快速訪問。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，高速緩存的容量和速度不斷提升，為存儲器管理提供了更好的性能。分布式存儲系統(tǒng)的應(yīng)用分布式存儲系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)