存儲(chǔ)管理概念主要內(nèi)容一、存儲(chǔ)管理的功能二、存儲(chǔ)器層次三、地址重定位四、存儲(chǔ)保護(hù)五、存儲(chǔ)共享一、存儲(chǔ)管理的功能存儲(chǔ)管理的功能內(nèi)存分配和回收內(nèi)存抽象和映射存儲(chǔ)隔離和共享存儲(chǔ)擴(kuò)充二、存儲(chǔ)器層次位于CPU中，訪問速度最快寄存器高速緩存主存儲(chǔ)器磁盤磁帶訪問速度及單位造價(jià)容量低高低高位于CPU中，用于存放從內(nèi)存預(yù)取的指令或數(shù)據(jù)非永久保存信息，掉電后其中的信息不存在永久保存信息，掉電后信息依然存在寄存器高速緩存主存儲(chǔ)器磁盤磁帶操作系統(tǒng)存儲(chǔ)管理的主要對(duì)象，是進(jìn)程活動(dòng)的重要場(chǎng)所。主存容量大，可以同時(shí)容納多個(gè)進(jìn)程。OS需要對(duì)內(nèi)存分塊管理。I/O操作也依托于主存。寄存器高速緩存主存儲(chǔ)器磁盤磁帶磁盤和磁帶存儲(chǔ)的信息可長(zhǎng)期保存。磁盤和磁帶被看做I/O設(shè)備，屬于設(shè)備管理的范疇。又由于磁盤和磁帶是軟件信息的主要存儲(chǔ)場(chǎng)所，因此文件管理也會(huì)涉及磁盤及磁帶空間的管理。三、地址重定位在執(zhí)行程序時(shí)，將其中的邏輯地址轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢淼刂返倪^(guò)程。地址重定位或地址變換邏輯地址是某個(gè)指令、數(shù)據(jù)或語(yǔ)句相對(duì)于程序本身某個(gè)基準(zhǔn)位置（通常是程序的開始處）的偏移量，也稱為相對(duì)地址。邏輯地址在執(zhí)行對(duì)內(nèi)存的訪問之前必須把邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址。邏輯地址源程序中的符號(hào)地址編譯生成的中間代碼程序（也稱為目標(biāo)代碼程序）地址鏈接生成的可執(zhí)行程序中的地址物理地址是程序運(yùn)行時(shí)中央處理器實(shí)際訪問的內(nèi)存單元地址。物理地址（或絕對(duì)地址）邏輯地址或相對(duì)地址也稱為虛擬內(nèi)存地址。一個(gè)用戶作業(yè)的目標(biāo)程序的邏輯地址集合稱為該作業(yè)的邏輯地址空間。邏輯地址空間為進(jìn)程分配的進(jìn)程能夠訪問的那部分內(nèi)存空間的地址范圍為該進(jìn)程的物理地址空間。物理地址空間地址變換圖示main(){inta;intb;intc;scanf(“%d%d”,&a,&b);c=a+b;printf(“c=%d\n”,c);}main()...abcscanf(“%d%d”,,)[]=[]+[]printf(“c=%d\n”,[])0…10141822100200編譯鏈接為目標(biāo)代碼相對(duì)地址101418101418源程序及符號(hào)地址目標(biāo)程序main()...abcscanf(“%d%d”,10,14)[18]=[10]+[14]printf(“c=%d\n”,[18])0…10141822100200裝入內(nèi)存相對(duì)地址目標(biāo)程序main()...abcscanf(“%d%d”,,)[]=[]+[]printf(“c=%d\n”,[])1000…101010141018102211001200物理地址101010141018101010141018進(jìn)程根據(jù)程序所裝入的內(nèi)存位置由裝入程序依據(jù)重定位信息一次性將程序中所有的邏輯地址轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢淼刂?，然后程序開始執(zhí)行，這種重定位方式稱為靜態(tài)重定位（可重定位裝入方式）。靜態(tài)重定位靜態(tài)重定位無(wú)須硬件支持，易于實(shí)現(xiàn)。靜態(tài)重定位不允許程序在內(nèi)存中移動(dòng)位置。概念特點(diǎn)地址轉(zhuǎn)換工作穿插在指令執(zhí)行的過(guò)程中，每執(zhí)行一條指令，CPU對(duì)指令中涉及的邏輯地址進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這種重定位方式稱為動(dòng)態(tài)重定位（動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入方式）。動(dòng)態(tài)重定位動(dòng)態(tài)重定位必須借助硬件地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。動(dòng)態(tài)重定位允許程序在內(nèi)存中移動(dòng)位置。概念特點(diǎn)程序裝入內(nèi)存后，其中的邏輯地址保持不變，程序在內(nèi)存的起始地址裝入到硬件專用寄存器

重定位寄存器中。動(dòng)態(tài)重定位的具體操作物理地址=邏輯地址（首地址為0）+內(nèi)存始址地址變換公式重定位寄存器可以有多個(gè)，分別用于程序段、數(shù)據(jù)段以及堆棧段等的重定位。這意味著程序地址結(jié)構(gòu)是二維的，包括段地址和段內(nèi)偏移。程序所在物理內(nèi)存空間可以是離散的，不必連續(xù)。重定位寄存器數(shù)目、程序地址結(jié)構(gòu)、程序物理內(nèi)存空間連續(xù)性在Intelx86CPU中，CS、DS、ES、SS、FS、GS段寄存器即起到重定位寄存器的作用。重定位寄存器內(nèi)容是進(jìn)程上下文的一部分，進(jìn)程切換時(shí)，重定位寄存器內(nèi)容要一并切換。重定位寄存器與進(jìn)程切換重定位寄存器的信息通常保存在進(jìn)程控制塊中。進(jìn)程上下文切換時(shí)，當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程的重定位寄存器的內(nèi)容及其它信息保護(hù)在進(jìn)程控制塊中，新進(jìn)程重定位寄存器的內(nèi)容及其它信息從其進(jìn)程控制塊中恢復(fù)，進(jìn)程從斷點(diǎn)開始繼續(xù)執(zhí)行。四、存儲(chǔ)保護(hù)存儲(chǔ)保護(hù)包括地址越界保護(hù)信息存取保護(hù)各道程序只能訪問自己的主存區(qū)而不能跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)進(jìn)程中，尤其不能訪問操作系統(tǒng)的任何部分。對(duì)進(jìn)程執(zhí)行時(shí)所產(chǎn)生的所有主存訪問地址進(jìn)行檢查，確保進(jìn)程僅訪問自己的主存區(qū)，這就是地址越界保護(hù)。程序的合法訪問范圍程序的地址空間存儲(chǔ)保護(hù)包括地址越界保護(hù)信息存取保護(hù)進(jìn)程訪問分配給自己的主存區(qū)時(shí)，系統(tǒng)要對(duì)訪問權(quán)限進(jìn)行檢查，如檢查是否允許讀、寫、執(zhí)行等，從而確保數(shù)據(jù)的安全性和完整性，防止有意無(wú)意的誤操作而破壞主存信息，這就是信息存取保護(hù)。五、存儲(chǔ)共享當(dāng)多個(gè)進(jìn)程執(zhí)行一個(gè)程序，或者多個(gè)進(jìn)程合作完成同一個(gè)任務(wù)需要訪問相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)存管理系統(tǒng)都要提供存儲(chǔ)共享機(jī)制，以對(duì)內(nèi)存共享區(qū)域進(jìn)行受控訪問。謝謝！固定分區(qū)存儲(chǔ)管理主要內(nèi)容一、固定分區(qū)存儲(chǔ)管理方案二、固定分區(qū)存儲(chǔ)管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三、固定分區(qū)存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換四、作業(yè)進(jìn)入固定分區(qū)排隊(duì)策略固定分區(qū)存儲(chǔ)管理連續(xù)存儲(chǔ)管理對(duì)每個(gè)進(jìn)程分配一個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)區(qū)域。連續(xù)存儲(chǔ)管理目前的操作系統(tǒng)多采用基于分頁(yè)和分段的虛擬存儲(chǔ)管理系統(tǒng)。目前流行的存儲(chǔ)管理技術(shù)連續(xù)存儲(chǔ)管理包括固定分區(qū)存儲(chǔ)管理可變分區(qū)存儲(chǔ)管理一、固定分區(qū)存儲(chǔ)管理方案固定分區(qū)存儲(chǔ)管理將內(nèi)存空間劃分為若干個(gè)位置和大小固定的連續(xù)區(qū)域，每一個(gè)連續(xù)區(qū)域稱為一個(gè)分區(qū)，各分區(qū)大小可相同，也可不同。由系統(tǒng)操作員和操作系統(tǒng)初始化模塊在系統(tǒng)開機(jī)啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)當(dāng)天作業(yè)情況把主存劃分成大小可以不等但位置固定的分區(qū)。分區(qū)劃分的時(shí)機(jī)和劃分的數(shù)目（1）分區(qū)數(shù)目和大小在系統(tǒng)啟動(dòng)階段已經(jīng)確定，限制了系統(tǒng)中活動(dòng)進(jìn)程的數(shù)目，也限制了當(dāng)前分區(qū)方案下可運(yùn)行的最大進(jìn)程。固定分區(qū)方案的缺點(diǎn)（2）當(dāng)分區(qū)長(zhǎng)度大于其中進(jìn)程長(zhǎng)度時(shí)，造成存儲(chǔ)空間浪費(fèi)。內(nèi)部碎片由于進(jìn)程所在分區(qū)大于進(jìn)程大小而造成的分區(qū)內(nèi)部浪費(fèi)部分稱為內(nèi)部碎片。二、固定分區(qū)存儲(chǔ)管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示例如下分區(qū)號(hào)起始地址長(zhǎng)度占用標(biāo)志18K8K0216K16KJob1332K16K0448K16K0564K32KJob2696K64K0三、固定分區(qū)存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換可以采用靜態(tài)重定位方式動(dòng)態(tài)重定位方式CPU分區(qū)號(hào)基地址長(zhǎng)度占用進(jìn)程1B1L1023B3L3P2主存分配表上限寄存器下限寄存器B2L2P1B2+L2-1B2P1操作系統(tǒng)區(qū)用戶分區(qū)1用戶分區(qū)2用戶分區(qū)3B2B2+L2-1主存邏輯地址AB2+AB2B2+L2-1

存儲(chǔ)保護(hù)絕對(duì)地址四、作業(yè)進(jìn)入固定分區(qū)排隊(duì)策略分區(qū)大小不等時(shí)的作業(yè)隊(duì)列每個(gè)分區(qū)一個(gè)調(diào)度隊(duì)列所有分區(qū)一個(gè)調(diào)度隊(duì)列進(jìn)程1用戶分區(qū)1用戶分區(qū)2用戶分區(qū)3進(jìn)程2進(jìn)程3進(jìn)程4進(jìn)程5進(jìn)程6進(jìn)程7進(jìn)程8進(jìn)程9進(jìn)程1用戶分區(qū)1用戶分區(qū)2用戶分區(qū)3進(jìn)程2進(jìn)程3進(jìn)程6進(jìn)程5進(jìn)程4進(jìn)程7進(jìn)程8進(jìn)程9謝謝！可變分區(qū)存儲(chǔ)管理主要內(nèi)容一、可變分區(qū)分配及回收方法二、內(nèi)存分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三、可變分區(qū)分配算法四、地址轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)保護(hù)可變分區(qū)存儲(chǔ)管理可變分區(qū)存儲(chǔ)管理方法按照作業(yè)的大小劃分分區(qū)，劃分的時(shí)間、大小和位置都是動(dòng)態(tài)的，屬于一種動(dòng)態(tài)分區(qū)方法。一、可變分區(qū)分配及回收方法作業(yè)1作業(yè)2作業(yè)3作業(yè)4作業(yè)5按需分配內(nèi)存回收合并外部碎片隨著時(shí)間的推移，內(nèi)存中會(huì)產(chǎn)生許多小到難以利用的分區(qū)，這種分區(qū)稱為外部碎片。不相鄰空閑分區(qū)的移動(dòng)合并消耗CPU大量時(shí)間二、內(nèi)存分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空閑和已占用分區(qū)管理結(jié)構(gòu)分區(qū)表分區(qū)鏈占用進(jìn)程標(biāo)識(shí)符分區(qū)信息已分配分區(qū)分區(qū)起始地址、分區(qū)長(zhǎng)度包括還包括分區(qū)表包括從空閑分區(qū)表中找出足夠容納進(jìn)程的空閑區(qū)，將該區(qū)一分為二空閑分區(qū)表已分配區(qū)表分區(qū)分配方法：分區(qū)表一部分用來(lái)裝入作業(yè)，成為已分配區(qū)，并將其大小和起始地址登記在已分配區(qū)表中。另一部分作為空閑分區(qū)，修改空閑分區(qū)表中原空閑區(qū)的大小和起始地址。分區(qū)分配演示：基地址長(zhǎng)度B1L1空閑分區(qū)表B2L2P1P2主存基地址長(zhǎng)度占用進(jìn)程B3L3P1B4L4P2B5L5已分配區(qū)表P3B2’L2’P3將作業(yè)所在分區(qū)作為空閑區(qū)登記在空閑分區(qū)表中，并考慮該空閑分區(qū)與相鄰空閑分區(qū)的合并問題，同時(shí)從已分配區(qū)表中刪除該區(qū)對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)。內(nèi)存回收方法：分區(qū)鏈包括空閑區(qū)開頭單元存放本空閑區(qū)長(zhǎng)度及下個(gè)空閑區(qū)起始地址，把所有空閑區(qū)都鏈接起來(lái)，設(shè)置頭指針指向第一塊空閑區(qū)。鏈表中的空閑區(qū)按照大小或分區(qū)地址有序排列?？臻e分區(qū)鏈已分配區(qū)鏈分區(qū)鏈頭指針本區(qū)長(zhǎng)度下區(qū)地址本區(qū)長(zhǎng)度下區(qū)地址本區(qū)長(zhǎng)度下區(qū)地址空閑分區(qū)三、可變分區(qū)分配算法（1）最先適應(yīng)分配算法（首次適應(yīng)算法）（2）下次適應(yīng)分配算法（循環(huán)首次適應(yīng)算法）從鏈?zhǔn)醉樞虿檎遥业降谝粋€(gè)滿足要求的分區(qū)即行分配。（3）最優(yōu)適應(yīng)分配算法（最佳適應(yīng)算法）（4）最壞適應(yīng)分配算法（5）快速適應(yīng)分配算法（1）最先適應(yīng)分配算法（首次適應(yīng)算法）（2）下次適應(yīng)分配算法（循環(huán)首次適應(yīng)算法）每次不從鏈?zhǔn)醉樞虿檎?，而是從上次找到的空閑分區(qū)的下一個(gè)空閑分區(qū)開始查找。（3）最優(yōu)適應(yīng)分配算法（最佳適應(yīng)算法）（4）最壞適應(yīng)分配算法（5）快速適應(yīng)分配算法每次從鏈?zhǔn)撞檎遥钡秸业揭粋€(gè)能夠滿足要求的最小分區(qū)?？臻e分區(qū)需按大小順序鏈接。容易產(chǎn)生碎片。（1）最先適應(yīng)分配算法（首次適應(yīng)算法）（2）下次適應(yīng)分配算法（循環(huán)首次適應(yīng)算法）掃描整個(gè)空閑分區(qū)鏈，總是挑選一個(gè)最大的空閑區(qū)分割給作業(yè)使用。減少碎片產(chǎn)生。（3）最優(yōu)適應(yīng)分配算法（最佳適應(yīng)算法）（4）最壞適應(yīng)分配算法（5）快速適應(yīng)分配算法為那些經(jīng)常用到的長(zhǎng)度的空閑區(qū)設(shè)立單獨(dú)的空閑分區(qū)鏈表。四、地址轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)保護(hù)由加載程序檢查地址是否越界地址轉(zhuǎn)換靜態(tài)重定位動(dòng)態(tài)重定位存儲(chǔ)保護(hù)動(dòng)態(tài)地址重定位需要硬件支持。基址寄存器存放分配給作業(yè)使用的分區(qū)的起始地址，限長(zhǎng)寄存器存放作業(yè)占用的連續(xù)存儲(chǔ)空間的長(zhǎng)度?；锇橄到y(tǒng)主要內(nèi)容一、伙伴的概念二、伙伴系統(tǒng)內(nèi)存分配與回收伙伴系統(tǒng)伙伴系統(tǒng)也稱為buddy算法，是固定分區(qū)和可變分區(qū)折中的主存管理算法，由Knuth在1973年提出?；锇橄到y(tǒng)采用稱為伙伴的可以分割、合并的不同規(guī)格的內(nèi)存塊作為分區(qū)單位。一、伙伴的概念兩個(gè)大小相等且由同一個(gè)尺寸為2i的空閑塊分割而來(lái)的內(nèi)存塊互為伙伴?；锇榉腔锇槎?、伙伴系統(tǒng)內(nèi)存分配與回收運(yùn)用伙伴系統(tǒng)分配內(nèi)存空間的過(guò)程是一個(gè)對(duì)空閑內(nèi)存區(qū)不斷對(duì)半切分，直到切分出的內(nèi)存塊為大于或等于進(jìn)程大小的最小伙伴為止的過(guò)程?；锇橄到y(tǒng)回收內(nèi)存的過(guò)程是不斷將相鄰空閑伙伴合并為更大伙伴單位，直到伙伴不空閑，無(wú)法合并為止的過(guò)程。分配回收伙伴系統(tǒng)內(nèi)存分配所需內(nèi)存空閑內(nèi)存切分切分切分伙伴系統(tǒng)為所有大小為2i的伙伴塊維護(hù)一個(gè)列表。一個(gè)大小為2i+1的伙伴塊分割一次后產(chǎn)生的大小為2i的伙伴塊加入2i伙伴塊列表。伙伴系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2i2i2i2i2i+12i+12i+12i+12i+k2i+k2i+k2i+k?謝謝！分頁(yè)存儲(chǔ)管理方案主要內(nèi)容一、頁(yè)框和頁(yè)二、分頁(yè)存儲(chǔ)管理的地址結(jié)構(gòu)三、分頁(yè)存儲(chǔ)管理的地址變換四、分頁(yè)地址變換的硬件支持五、快表六、分頁(yè)存儲(chǔ)空間分配和釋放七、分頁(yè)存儲(chǔ)空間頁(yè)面共享與保護(hù)分頁(yè)存儲(chǔ)管理方案存儲(chǔ)管理分類連續(xù)存儲(chǔ)空間管理離散存儲(chǔ)空間管理固定分區(qū)可變分區(qū)分頁(yè)分段一、頁(yè)框和頁(yè)物理塊或頁(yè)框分頁(yè)存儲(chǔ)管理將全部?jī)?nèi)存劃分為長(zhǎng)度相等的若干份，每一份稱為一個(gè)物理塊或頁(yè)框。頁(yè)或頁(yè)面作業(yè)自動(dòng)被分頁(yè)系統(tǒng)劃分為與每個(gè)物理塊相等的若干等份，每一份稱為一頁(yè)或一個(gè)頁(yè)面。Intelx86CPU頁(yè)大小4KB2MB4MB只能在Pentium和PentiumPro處理器中使用分頁(yè)系統(tǒng)存儲(chǔ)分配方法一個(gè)作業(yè)的任一頁(yè)可以裝入到內(nèi)存任一空閑物理塊，并不要求邏輯上相鄰的頁(yè)所在內(nèi)存物理塊也相鄰。P2頁(yè)0P1頁(yè)3P1頁(yè)2P2頁(yè)1P1頁(yè)0P1頁(yè)1P2頁(yè)2進(jìn)程P1進(jìn)程P2進(jìn)程的分頁(yè)離散存儲(chǔ)二、分頁(yè)存儲(chǔ)管理的地址結(jié)構(gòu)邏輯地址結(jié)構(gòu)頁(yè)號(hào)頁(yè)內(nèi)位移物理地址結(jié)構(gòu)物理塊號(hào)塊內(nèi)位移頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址算例：若頁(yè)面大小設(shè)置為4KB，地址總線寬度為32位邏輯（虛擬）地址空間最大頁(yè)數(shù)為220頁(yè)頁(yè)號(hào)頁(yè)內(nèi)位移4K4×102422×21021212位頁(yè)內(nèi)位移位數(shù)為12位20位頁(yè)號(hào)位數(shù)=32-12=20求：頁(yè)內(nèi)位移位數(shù)和頁(yè)號(hào)位數(shù)三、分頁(yè)存儲(chǔ)管理的地址變換由于頁(yè)內(nèi)位移和塊內(nèi)位移相同，分頁(yè)存儲(chǔ)管理的地址變換演變?yōu)轫?yè)號(hào)到物理塊號(hào)的映射，即根據(jù)頁(yè)號(hào)獲得物理塊號(hào)。頁(yè)號(hào)頁(yè)內(nèi)位移物理地址物理塊號(hào)塊內(nèi)位移邏輯地址頁(yè)表頁(yè)表用于實(shí)現(xiàn)地址變換，頁(yè)表記載了邏輯地址到物理地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，操作系統(tǒng)需為每個(gè)作業(yè)建立一張頁(yè)表，系統(tǒng)通過(guò)頁(yè)表可以準(zhǔn)確訪問內(nèi)存中屬于一個(gè)作業(yè)的所有頁(yè)面。進(jìn)程頁(yè)表實(shí)例操作系統(tǒng)P1的PCB頁(yè)表指針域P2的PCB頁(yè)表指針域P1頁(yè)3P1頁(yè)2P1頁(yè)0P1頁(yè)1P2頁(yè)2P2頁(yè)0P2頁(yè)1進(jìn)程P1進(jìn)程P2頁(yè)號(hào)0123塊號(hào)頁(yè)號(hào)012塊號(hào)P2頁(yè)0P1頁(yè)3P1頁(yè)2P2頁(yè)1P1頁(yè)0P1頁(yè)1P2頁(yè)2四、分頁(yè)地址變換的硬件支持分頁(yè)存儲(chǔ)管理采用動(dòng)態(tài)重定位技術(shù)，重定位寄存器的設(shè)置方法有兩種：一種是為每個(gè)頁(yè)面設(shè)立一個(gè)重定位寄存器，整個(gè)頁(yè)表放在重定位寄存器中，造價(jià)較高。第2種方法是把頁(yè)表存放在內(nèi)存，系統(tǒng)另設(shè)一個(gè)頁(yè)表始址寄存器和長(zhǎng)度控制寄存器用來(lái)存放當(dāng)前運(yùn)行作業(yè)的頁(yè)表始址和頁(yè)表長(zhǎng)。當(dāng)前占有處理器的進(jìn)程是頁(yè)表寄存器的使用者，一旦進(jìn)程釋放了處理器，同時(shí)也就釋放了頁(yè)表寄存器。分頁(yè)存儲(chǔ)管理地址變換過(guò)程CPU邏輯地址pd物理地址bd頁(yè)表始址寄存器b頁(yè)號(hào)012…p…長(zhǎng)度控制寄存器主存A頁(yè)表內(nèi)存中央處理器分頁(yè)地址變換實(shí)例若頁(yè)面大小設(shè)置為4KB，地址總線寬度為32位，則頁(yè)內(nèi)位移位數(shù)為12位，頁(yè)號(hào)位數(shù)=32-12=20，邏輯地址60000在第幾頁(yè)？頁(yè)內(nèi)偏移是多少？若該頁(yè)被裝進(jìn)物理塊1280中，則物理地址是多少？60000=(EA60)16問題求解：1280=(500)16EA60頁(yè)號(hào)頁(yè)內(nèi)偏移0111231頁(yè)內(nèi)偏移=(A60)16物理地址=(500A60)16500A60物理塊號(hào)塊內(nèi)偏移0111231邏輯地址五、快表頁(yè)表放在內(nèi)存中降低了程序執(zhí)行的速度一次訪問頁(yè)表取得物理塊號(hào)以形成物理地址第二次根據(jù)物理地址存取指令/數(shù)據(jù)，速度降低了一倍1、引入快表的原因CPU每存取一個(gè)指令/數(shù)據(jù)時(shí)，需要兩次訪問內(nèi)存CPU存取一個(gè)指令/數(shù)據(jù)時(shí)，兩次訪問內(nèi)存的過(guò)程CPU邏輯地址pd物理地址bd頁(yè)號(hào)012…p…指令/數(shù)據(jù)主存A頁(yè)表中央處理器b內(nèi)存db指令/數(shù)據(jù)快表為了減少分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中的內(nèi)存訪問速度下降一倍問題，在存儲(chǔ)管理部件中增設(shè)一個(gè)專用的高速緩沖存儲(chǔ)器，用來(lái)存放最近訪問過(guò)的部分頁(yè)表項(xiàng)，這種高速緩沖存儲(chǔ)器稱為快表或聯(lián)想存儲(chǔ)器。Intel80486的快表為32個(gè)單元2、快表的使用有了快表，根據(jù)頁(yè)號(hào)查找對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)時(shí)，首先查找快表中的局部頁(yè)表若找到則將物理塊號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址（也是塊內(nèi)地址）拼接形成物理地址，根據(jù)該物理地址訪問相應(yīng)的內(nèi)存單元。若在快表中未找到物理塊號(hào)，則再查找內(nèi)存頁(yè)表，獲取物理塊號(hào)一方面形成物理地址，另一方面將該表項(xiàng)抄到快表中，以備下次再次訪問該頁(yè)面時(shí)從快表中獲得物理塊號(hào)。查快表和查內(nèi)存頁(yè)表是同時(shí)進(jìn)行的，一旦從快表中找到了對(duì)應(yīng)項(xiàng)，則立即停止對(duì)內(nèi)存頁(yè)表的查找。具有快表的分頁(yè)地址變換過(guò)程CPU邏輯地址pd物理地址bd頁(yè)表始址寄存器b頁(yè)號(hào)01…p…長(zhǎng)度控制寄存器主存A頁(yè)表內(nèi)存中央處理器pb快表3、快表性能分析假定訪問主存時(shí)間為100毫微秒，訪問快表時(shí)間為20毫微秒，快表為32個(gè)單元時(shí)快表命中率可達(dá)90%，則按邏輯地址存取的平均時(shí)間為：(訪問快表的時(shí)間+訪問內(nèi)存數(shù)據(jù)的時(shí)間)×90%＋(訪問內(nèi)存頁(yè)表的時(shí)間(同時(shí)包含訪問快表的時(shí)間)＋訪問內(nèi)存數(shù)據(jù)的時(shí)間)×(1-90%)＝(20+100)×90%＋(100+100)×(1-90%)＝128毫微秒比兩次訪問主存的時(shí)間100毫微秒×2＝200毫微秒下降了36%。若快表命中，則內(nèi)存訪問減少1次。六、分頁(yè)存儲(chǔ)空間分配和釋放分頁(yè)系統(tǒng)存儲(chǔ)管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分頁(yè)系統(tǒng)需要記錄每個(gè)物理塊的忙閑情況當(dāng)前可用的空閑塊總數(shù)分頁(yè)系統(tǒng)兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)位示圖主存分配鏈表位示圖由一些二進(jìn)制位組成，每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)內(nèi)存物理塊，位值表示所對(duì)應(yīng)的物理塊是否已分配出去。分配和回收物理塊時(shí)只需修改位值即可。分頁(yè)系統(tǒng)兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)位示圖主存分配鏈表表中結(jié)點(diǎn)信息包括物理塊忙閑標(biāo)志物理塊起始地址塊數(shù)指向下一結(jié)點(diǎn)的指針主存分配鏈表性能分析結(jié)點(diǎn)數(shù)目是影響主存分配鏈表使用效率的重要因素。當(dāng)鏈表中的結(jié)點(diǎn)數(shù)目較多時(shí)，鏈表本身消耗較多內(nèi)存空間，導(dǎo)致使用效率不高。七、分頁(yè)存儲(chǔ)空間頁(yè)面共享與保護(hù)1、存儲(chǔ)共享分頁(yè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)共享時(shí)，必須區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)共享程序共享允許不同的作業(yè)對(duì)共享的數(shù)據(jù)頁(yè)使用不同的頁(yè)號(hào)，只要令各自頁(yè)表中的有關(guān)表目指向共享的數(shù)據(jù)信息塊就行了。被共享的程序段中的邏輯地址在不同的進(jìn)程空間必須是相同的。即對(duì)共享的程序必須規(guī)定一個(gè)統(tǒng)一的頁(yè)號(hào)。分頁(yè)系統(tǒng)程序共享時(shí)頁(yè)號(hào)必須統(tǒng)一的解釋該共享程序頁(yè)在內(nèi)存中僅有一個(gè)副本，變量a的地址是唯一的，不可能是兩個(gè)。child()ascanf(“%d”,);child()ascanf(“%d”,);child()ascanf(“%d”,);進(jìn)程A共享程序頁(yè)在進(jìn)程A中的邏輯頁(yè)號(hào)為1進(jìn)程B共享程序頁(yè)在進(jìn)程B中的邏輯頁(yè)號(hào)為01頁(yè)=1000B1頁(yè)=1000B地址010001004地址010004共享程序頁(yè)/10041004442、信息保護(hù)分頁(yè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息保護(hù)的辦法是在頁(yè)表中增加一些標(biāo)志位，用來(lái)指出該頁(yè)的信息操作權(quán)限可讀/寫只讀只可執(zhí)行不可訪問謝謝！多級(jí)頁(yè)表主要內(nèi)容一、多級(jí)頁(yè)表的思想二、兩級(jí)頁(yè)表的地址結(jié)構(gòu)三、兩級(jí)頁(yè)表的地址轉(zhuǎn)換一、多級(jí)頁(yè)表的思想如果頁(yè)表很大，頁(yè)表占用的內(nèi)存物理塊也允許是離散的，而且頁(yè)表也可以按需裝入內(nèi)存，這樣就需要再建立頁(yè)表的頁(yè)表，即頁(yè)目錄，這就是二級(jí)頁(yè)表機(jī)制。需要的還可建立更多級(jí)的頁(yè)表。頁(yè)表離散存儲(chǔ)，按需調(diào)入無(wú)論多少級(jí)頁(yè)表推論必須完全駐留內(nèi)存頂級(jí)頁(yè)表系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程建一張頁(yè)目錄表，它的每個(gè)表項(xiàng)對(duì)應(yīng)一個(gè)頁(yè)表頁(yè)，而頁(yè)表頁(yè)的每個(gè)表項(xiàng)給出頁(yè)面和頁(yè)框的對(duì)應(yīng)關(guān)系。頁(yè)目錄表是一級(jí)頁(yè)表，頁(yè)表頁(yè)是二級(jí)頁(yè)表。二級(jí)頁(yè)表機(jī)制二級(jí)頁(yè)表示例10111078頁(yè)號(hào)012n-1頁(yè)目錄表…140162…頁(yè)表頁(yè)01023…114115012…頁(yè)表頁(yè)11023…1468012…頁(yè)表頁(yè)n-11023……012…內(nèi)存物理塊…34567114115…1468………頁(yè)表頁(yè)頁(yè)號(hào)一級(jí)頁(yè)表塊號(hào)…二、兩級(jí)頁(yè)表的地址結(jié)構(gòu)兩級(jí)頁(yè)表的邏輯地址結(jié)構(gòu)頁(yè)號(hào)頁(yè)內(nèi)位移頁(yè)目錄號(hào)一級(jí)頁(yè)表號(hào)二級(jí)頁(yè)表號(hào)三、兩級(jí)頁(yè)表的地址轉(zhuǎn)換CPU送出的邏輯地址被分解為三個(gè)部分：頁(yè)目錄號(hào)、頁(yè)表頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)位移。根據(jù)頁(yè)目錄號(hào)查找頁(yè)目錄表中相應(yīng)表項(xiàng)，獲得頁(yè)表頁(yè)所在物理塊號(hào)；在該物理塊中查找頁(yè)表頁(yè)號(hào)，獲得該頁(yè)所在內(nèi)存物理塊號(hào)，該物理塊號(hào)與頁(yè)內(nèi)位移拼接形成要訪問數(shù)據(jù)的內(nèi)存物理地址。地址分解查找一級(jí)頁(yè)表查找二級(jí)頁(yè)表謝謝！分段存儲(chǔ)管理主要內(nèi)容一、分段存儲(chǔ)管理的引入二、分段存儲(chǔ)管理的邏輯地址結(jié)構(gòu)三、分段存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)四、段的共享和保護(hù)五、分段和分頁(yè)的比較一、分段存儲(chǔ)管理的引入程序的結(jié)構(gòu)特征程序通常具有一定的邏輯結(jié)構(gòu)，例如分成若干個(gè)段，每個(gè)段包含若干數(shù)據(jù)塊或程序模塊（函數(shù)、過(guò)程）。因此，程序具有二維地址結(jié)構(gòu)：段和段內(nèi)偏移。程序結(jié)構(gòu)示例代碼段1函數(shù)11函數(shù)12函數(shù)1k…代碼段2函數(shù)21函數(shù)22函數(shù)2m…數(shù)據(jù)段1數(shù)據(jù)塊11數(shù)據(jù)塊12數(shù)據(jù)塊1i…數(shù)據(jù)段2數(shù)據(jù)塊21數(shù)據(jù)塊22數(shù)據(jù)塊2j…堆棧段堆棧1堆棧2堆棧m…一個(gè)程序的組成結(jié)構(gòu)內(nèi)存的結(jié)構(gòu)特征內(nèi)存對(duì)用戶呈現(xiàn)一維線性結(jié)構(gòu)純粹的分頁(yè)和分區(qū)存儲(chǔ)管理將程序視為與內(nèi)存一致的線性結(jié)構(gòu)，即使程序?qū)嶋H上為分段的二維邏輯結(jié)構(gòu)，這樣就導(dǎo)致內(nèi)存中的程序不易按程序邏輯組成訪問。內(nèi)存一維線性結(jié)構(gòu)分頁(yè)、分區(qū)存儲(chǔ)管理與程序結(jié)構(gòu)的不一致性解決問題的辦法采用分段存儲(chǔ)管理，依照程序的邏輯結(jié)構(gòu)劃分和分配內(nèi)存空間分段存儲(chǔ)管理分段存儲(chǔ)管理以段為單位進(jìn)行存儲(chǔ)分配，作業(yè)每一段被分配一個(gè)連續(xù)的主存空間，各段存儲(chǔ)位置不一定相鄰，各段大小不一。二、分段存儲(chǔ)管理的邏輯地址結(jié)構(gòu)段號(hào)段內(nèi)位移分段存儲(chǔ)管理的邏輯地址是二維的，包括采用匯編語(yǔ)言編程時(shí)，分段地址結(jié)構(gòu)對(duì)用戶是可見的，用戶知道邏輯地址如何劃分為段號(hào)和段內(nèi)位移。每個(gè)段的最大長(zhǎng)度受地址結(jié)構(gòu)的限制，每一個(gè)程序中允許的最多段數(shù)也會(huì)受到限制。三、分段存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)分段存儲(chǔ)管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)段表操作系統(tǒng)需為每個(gè)作業(yè)建立一張段表，用以登記每個(gè)段的段號(hào)、該段所在內(nèi)存始址和段長(zhǎng)度。分段存儲(chǔ)管理硬件支持段表控制寄存器系統(tǒng)需設(shè)置一個(gè)段表控制寄存器用來(lái)存放當(dāng)前占用處理器的作業(yè)的段表起始地址和長(zhǎng)度。段表實(shí)例段M作業(yè)相對(duì)地址0…k-1邏輯段號(hào)0段X0…p-11段Y0…n-12段A0…s-13長(zhǎng)度段起始地址主存1500段X段Y操作系統(tǒng)段Mpk32008000sn6000段號(hào)0123段A段表1500段起始地址320060008000分段地址變換CPU邏輯地址sd物理地址b+db段號(hào)012…s…主存A段長(zhǎng)內(nèi)存段表始址寄存器段表長(zhǎng)度寄存器基址db段表四、段的共享和保護(hù)共享段在內(nèi)存中只有一個(gè)副本，不同作業(yè)段表中的項(xiàng)指向共享段基址。與頁(yè)共享類似，共享數(shù)據(jù)段在不同作業(yè)進(jìn)程的段表中可以有不同的段號(hào)，共享代碼段在不同作業(yè)進(jìn)程的段表中須有相同的段號(hào)。進(jìn)程1editordata1進(jìn)程2editordata2段長(zhǎng)160基址80段表40240editordata1data2……段長(zhǎng)160基址80段表4038080240280380420段共享實(shí)例主存五、分段和分頁(yè)的比較存儲(chǔ)管理技術(shù)分段分頁(yè)信息單位邏輯單位物理單位對(duì)用戶可見性可見不可見長(zhǎng)度規(guī)定用戶需要系統(tǒng)確定起始地址任何位置頁(yè)大小整倍數(shù)地址邏輯地址結(jié)構(gòu)二維一維比較項(xiàng)目謝謝！請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方案主要內(nèi)容一、虛擬存儲(chǔ)器的定義二、請(qǐng)求分頁(yè)虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)基本原理三、請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)的頁(yè)表結(jié)構(gòu)四、分頁(yè)虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)的硬件支撐五、請(qǐng)求分頁(yè)的地址變換過(guò)程六、缺頁(yè)中斷處理過(guò)程虛擬存儲(chǔ)器原理存儲(chǔ)管理分類實(shí)存管理虛存管理固定分區(qū)可變分區(qū)請(qǐng)求分頁(yè)請(qǐng)求分段分頁(yè)分段一、虛擬存儲(chǔ)器的定義利用外存模擬內(nèi)存，采用部分裝入和部分對(duì)換功能，在內(nèi)外存之間自動(dòng)傳輸完整信息的一部分，從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存容量，為用戶提供一個(gè)比其實(shí)際擁有的內(nèi)存要大的“主存儲(chǔ)器”稱為虛擬存儲(chǔ)器。虛擬存儲(chǔ)器的好處小內(nèi)存運(yùn)行大進(jìn)程小內(nèi)存運(yùn)行較多進(jìn)程虛擬存儲(chǔ)器的代價(jià)以時(shí)間換空間，以較小的內(nèi)存空間運(yùn)行大的進(jìn)程或較多的進(jìn)程將消耗較多的進(jìn)程對(duì)換時(shí)間節(jié)省了空間，浪費(fèi)了時(shí)間大型商業(yè)軟件安裝時(shí)都要求配置足夠的內(nèi)存容量程序執(zhí)行的局部性在一段時(shí)間內(nèi)，程序訪問的存儲(chǔ)空間僅限于某個(gè)區(qū)域（這稱為空間局部性），或者最近訪問過(guò)的程序代碼和數(shù)據(jù)很快會(huì)再次被訪問（這稱為時(shí)間局部性）。2、實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器的基礎(chǔ)

程序執(zhí)行的局部性原理在較小的一段時(shí)間內(nèi)，整個(gè)作業(yè)空間中只有某一局部模塊的指令和數(shù)據(jù)會(huì)被執(zhí)行和訪問到。作業(yè)其它部分暫時(shí)不會(huì)訪問到。程序執(zhí)行的局部性允許程序局部裝入這就允許僅在內(nèi)存保留當(dāng)前需要運(yùn)行的程序部分，而其它部分暫時(shí)留在外存。虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要有（1）請(qǐng)求分頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)管理（2）請(qǐng)求分段式虛擬存儲(chǔ)管理（3）請(qǐng)求段頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)管理二、請(qǐng)求分頁(yè)虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)基本原理在進(jìn)程開始運(yùn)行之前，裝入全部頁(yè)面集合中的一個(gè)或幾個(gè)頁(yè)面，進(jìn)程運(yùn)行過(guò)程中，訪問的頁(yè)面不在內(nèi)存時(shí)，再裝入所需頁(yè)面；若內(nèi)存空間已滿，而又需要裝入新的頁(yè)面時(shí)，則根據(jù)某種算法淘汰某個(gè)頁(yè)面，以便裝入新的頁(yè)面。三、請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)的頁(yè)表結(jié)構(gòu)請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)的頁(yè)表分為內(nèi)存頁(yè)表外頁(yè)表頁(yè)號(hào)物理塊號(hào)駐留標(biāo)志位引用位R修改位M訪問權(quán)限位又稱中斷位，狀態(tài)位，指示頁(yè)面是否在內(nèi)存指示頁(yè)面最近是否被訪問過(guò)，幫助頁(yè)面淘汰指示頁(yè)面最近是否被修改過(guò)，決定頁(yè)面調(diào)出內(nèi)存時(shí)是否寫回外存規(guī)定頁(yè)面的訪問權(quán)限請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)的頁(yè)表分為內(nèi)存頁(yè)表外頁(yè)表頁(yè)號(hào)外存地址外頁(yè)表是頁(yè)面與磁盤物理地址的對(duì)應(yīng)表，進(jìn)程啟動(dòng)運(yùn)行前系統(tǒng)為其建立外頁(yè)表，并把進(jìn)程程序頁(yè)面裝入輔存。缺頁(yè)中斷時(shí)外頁(yè)表由外存調(diào)入內(nèi)存。外頁(yè)表結(jié)構(gòu)定義四、分頁(yè)虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)的硬件支撐分頁(yè)虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)需要內(nèi)存管理部件MMU。MMU通常由一個(gè)或一組芯片組成，它接受虛擬地址（邏輯地址）作為輸入，輸出物理地址。MMU的功能①管理硬件頁(yè)表寄存器，裝入將要占用處理器的進(jìn)程頁(yè)表②分解邏輯地址為頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址③管理快表：查找快表、裝入表目和清除表目④訪問頁(yè)表⑤當(dāng)要訪問的頁(yè)面不在內(nèi)存時(shí)發(fā)出缺頁(yè)中斷，頁(yè)面訪問越界時(shí)發(fā)出越界中斷⑥設(shè)置和檢查頁(yè)表中的引用位、修改位、有效位和保護(hù)權(quán)限位等各個(gè)特征位MMU操作的實(shí)體對(duì)象①頁(yè)表寄存器②頁(yè)表③快表查找裝入清除訪問缺頁(yè)中斷越界中斷設(shè)置和檢查特征位指向頁(yè)表五、請(qǐng)求分頁(yè)的地址變換過(guò)程進(jìn)程開始執(zhí)行并要訪問某個(gè)虛擬地址時(shí)，內(nèi)存管理部件MMU的工作如下CPU邏輯地址pdAMMU①M(fèi)MU接受CPU傳送過(guò)來(lái)的虛地址并分解為兩部分：頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址分解CPU邏輯地址pdAMMU②以頁(yè)號(hào)為索引搜索快表pb快表CPU邏輯地址pdAMMU③如果命中快表，則立即送出物理塊號(hào)（頁(yè)框號(hào)），并與頁(yè)內(nèi)地址拼接形成物理地址，然后訪問相應(yīng)內(nèi)存單元pb快表物理地址bd主存內(nèi)存CPU邏輯地址pdAMMU④如果不命中快表，則以頁(yè)號(hào)為索引搜索內(nèi)存頁(yè)表快表主存內(nèi)存b頁(yè)號(hào)01…p…頁(yè)表CPU邏輯地址pdAMMU⑤在頁(yè)表中查找相應(yīng)表項(xiàng)，如果其狀態(tài)位指示該頁(yè)已在內(nèi)存，則送出物理塊號(hào)與頁(yè)內(nèi)地址拼接形成物理地址訪問相應(yīng)內(nèi)存單元，同時(shí)要將該表項(xiàng)裝入快表pb快表物理地址bd主存內(nèi)存b頁(yè)號(hào)01…p…頁(yè)表CPU邏輯地址pdAMMU⑥如果在頁(yè)表中找到的相應(yīng)表項(xiàng)，其狀態(tài)位指示該頁(yè)不在內(nèi)存，則發(fā)出缺頁(yè)中斷，請(qǐng)求操作系統(tǒng)處理快表主存內(nèi)存在外存頁(yè)號(hào)01…p…頁(yè)表CPU邏輯地址pdAMMU⑦存儲(chǔ)管理軟件將所缺頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存，修改頁(yè)表快表主存內(nèi)存b頁(yè)號(hào)01…p…頁(yè)表六、缺頁(yè)中斷處理過(guò)程進(jìn)程掛起主存內(nèi)存缺頁(yè)頁(yè)表步1掛起請(qǐng)求缺頁(yè)的進(jìn)程步2根據(jù)頁(yè)號(hào)查外頁(yè)表，找到該頁(yè)存放的磁盤物理地址盤塊外存盤塊號(hào)頁(yè)號(hào)01…p…外頁(yè)表主存內(nèi)存缺頁(yè)頁(yè)表步3查看主存是否有空閑頁(yè)框，如有則找出一個(gè)，修改主存管理表和相應(yīng)頁(yè)表項(xiàng)內(nèi)容，轉(zhuǎn)步6盤塊外存盤塊號(hào)頁(yè)號(hào)01…p…外頁(yè)表主存內(nèi)存b頁(yè)表步6進(jìn)行調(diào)頁(yè)，把頁(yè)面裝入主存所分配的頁(yè)框中，同時(shí)修改進(jìn)程頁(yè)表項(xiàng)盤塊外存盤塊號(hào)頁(yè)號(hào)01…p…外頁(yè)表主存內(nèi)存b頁(yè)表步7返回進(jìn)程斷點(diǎn)，重新啟動(dòng)被中斷的指令盤塊外存盤塊號(hào)頁(yè)號(hào)01…p…外頁(yè)表主存內(nèi)存b頁(yè)表進(jìn)程斷點(diǎn)步4如主存中無(wú)空閑頁(yè)框，則按替換算法選擇淘汰頁(yè)面，檢查它曾被寫過(guò)或修改過(guò)嗎？若未則轉(zhuǎn)步6；若是則轉(zhuǎn)步5盤塊外存盤塊號(hào)頁(yè)號(hào)01…p…外頁(yè)表主存內(nèi)存b頁(yè)表淘汰頁(yè)面步5該淘汰頁(yè)面被寫過(guò)或修改過(guò)，則把它的內(nèi)容寫回磁盤原先位置盤塊外存盤塊號(hào)頁(yè)號(hào)01…p…外頁(yè)表主存內(nèi)存b頁(yè)表淘汰頁(yè)面缺頁(yè)中斷處理過(guò)程總結(jié)①查看內(nèi)存是否有空閑物理塊，如有則裝入頁(yè)面到空閑物理塊，同時(shí)修改頁(yè)表相應(yīng)項(xiàng)以及內(nèi)存分配表②如果內(nèi)存中沒有空閑物理塊，則按替換算法選擇一個(gè)頁(yè)面淘汰，若該頁(yè)面被寫過(guò)或修改過(guò)，則寫回外存；否則只簡(jiǎn)單淘汰該頁(yè)面。淘汰頁(yè)面之后要修改頁(yè)表相應(yīng)項(xiàng)，然后調(diào)入頁(yè)面到淘汰頁(yè)面釋放的物理塊中謝謝！IO硬件系統(tǒng)主要內(nèi)容一、設(shè)備類別二、設(shè)備硬件組成三、控制器四、總線五、I/O控制方式一、設(shè)備類別塊設(shè)備字符設(shè)備從數(shù)據(jù)交換單位來(lái)分塊設(shè)備是以物理塊為存儲(chǔ)和傳輸單位的設(shè)備，每個(gè)物理塊都有地址，因此可獨(dú)立尋址。所有傳輸以一個(gè)或多個(gè)完整的物理塊為單位。硬盤、CD-ROM和USB盤是最常見的塊設(shè)備。塊設(shè)備字符設(shè)備從數(shù)據(jù)交換單位來(lái)分字符設(shè)備是以字節(jié)為傳輸單位的設(shè)備，且不可尋址。鍵盤、打印機(jī)、鼠標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)接口，以及大多數(shù)與磁盤不同的設(shè)備都可以看做字符設(shè)備。順序設(shè)備隨機(jī)設(shè)備從設(shè)備訪問方式來(lái)分順序設(shè)備是只能按照訪問請(qǐng)求的順序或者物理編址順序進(jìn)行響應(yīng)的設(shè)備。隨機(jī)設(shè)備是通過(guò)指定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置對(duì)其任意部分進(jìn)行訪問的設(shè)備。二、設(shè)備硬件組成機(jī)械部件電子部件I/O設(shè)備一般由機(jī)械部件即設(shè)備本身電子部件稱為設(shè)備控制器或適配器。一般為芯片形式或印刷電路板的形式。控制器可以操作2、4個(gè)甚至8個(gè)相同的設(shè)備?？刂破魇窃O(shè)備的直接控制者，操作系統(tǒng)通過(guò)控制器間接控制設(shè)備。組成三、控制器（1）接收和識(shí)別CPU或通道發(fā)來(lái)的命令（2）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，包括設(shè)備和控制器間的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備控制器主要功能（3）發(fā)現(xiàn)和記錄設(shè)備及自身的狀態(tài)信息，供CPU處理使用（4）設(shè)備地址識(shí)別狀態(tài)寄存器控制寄存器設(shè)備控制器中的四種寄存器數(shù)據(jù)輸入寄存器數(shù)據(jù)輸出寄存器包含CPU可讀取的設(shè)備狀態(tài)信息。狀態(tài)信息指示當(dāng)前任務(wù)是否完成，數(shù)據(jù)輸入寄存器中數(shù)據(jù)是否可以讀取，是否出現(xiàn)設(shè)備故障等。狀態(tài)寄存器控制寄存器設(shè)備控制器中的四種寄存器數(shù)據(jù)輸入寄存器數(shù)據(jù)輸出寄存器用來(lái)向設(shè)備發(fā)送命令或改變?cè)O(shè)備狀態(tài)存放設(shè)備從外界獲取的數(shù)據(jù)供CPU讀取存放供設(shè)備向外界輸出的數(shù)據(jù)四、總線總線用以連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的設(shè)備、處理器、內(nèi)存等硬件資源實(shí)現(xiàn)通信。CPU內(nèi)存視頻控制器鍵盤控制器USB控制器磁盤控制器顯示器鍵盤USBCD-ROM磁盤驅(qū)動(dòng)器總線五、I/O控制方式輪詢中斷主機(jī)通過(guò)控制器對(duì)設(shè)備輸入、輸出進(jìn)行控制的方式有四種DMA通道1、輪詢輪詢也稱為忙等待，CPU向設(shè)備下達(dá)操作命令后，不斷查詢?cè)O(shè)備操作完成狀態(tài)。在輪詢控制方式下，CPU與設(shè)備的工作完全是串行（順序）的，而不是并發(fā)的。輪詢