4-2.存储器管理(带存储器实例)
第4章 存储器
2.数据总线匹配和存储器接口
奇 存 储 体 （512KB） 偶 存 储 体 （512KB）
00001H 00003H 00005H · · ·
00000H 00002H 00004H · · ·
FFFFFHH
FFFFEHH
A19～A1
D15～D8
BHE
D7～D0
A0
图4.23 8086的存储体组织
字选择线
。
位 线
T1
C
D
图4.8
单管动态存储元
2. DRAM存储芯片实例（见图4.9）
4.2.3 存储器芯片的读/写时序
tCYC tRAS RAS
CAS
tCAS
地址
行地址 tRCS
列地址 tRCH
tCYC：读周期时间 tRAS：RAS脉冲宽度 tCAS：CAS脉冲宽度 tRCS：读命令建立时间 tRCH：读命令保持时间 tDOH：数据输出保持时间
4.1 存储器系统概述
4.1.0 存储器系统的Cache—主存层次结构
硬件管理
CPU
Cache
主存储器
图4.0 Cache—主存存储层次
4.1.1 存储器分类
1.按存储介质分类 （1）半导体存储器 （2）磁表面存储器 （3）光盘存储器 2.按存取方式分类 （1）随机存储器RAM （2）只读存储器ROM （3）顺序存储器SAM （4）相联存储器 3. 按在计算机中的作用分类 （1）主存储器 （2）外存储器 （3）高速度缓冲存储器（Cache） （4）控制存储器 4. 按信息的可保存性分类
R/W 32K×8
D7～D0
R/W D7 ～D0
图4.26
内存与CPU的连接框图
(完整版)操作系统课后题答案
2．OS的作用可表现在哪几个方面？答：(1)OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；(2)OS作为计算机系统资源的管理者；(3)OS实现了对计算机资源的抽象。
5．何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。
该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。
而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。
11．OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。
20．试描述什么是微内核OS。
答：(1)足够小的内核;(2)基于客户/服务器模式;(3)应用机制与策略分离原理;(4)采用面向对象技术。
25．何谓微内核技术？在微内核中通常提供了哪些功能？答：把操作系统中更多的成分和功能放到更高的层次(即用户模式)中去运行，而留下一个尽量小的内核，用它来完成操作系统最基本的核心功能，称这种技术为微内核技术。
在微内核中通常提供了进程(线程)管理、低级存储器管理、中断和陷入处理等功能。
第二章进程管理2. 画出下面四条语句的前趋图:S1=a：=x+y; S2=b：=z+1; S3=c：=a – b；S4=w：=c+1;答：其前趋图为：7．试说明PCB 的作用，为什么说PCB 是进程存在的惟一标志？答：PCB 是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。
作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本单位，成为能与其它进程并发执行的进程。
OS是根据PCB对并发执行的进程进行控制和管理的。
11．试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。
答：(1)就绪状态→执行状态：进程分配到CPU资源;(2)执行状态→就绪状态：时间片用完;(3)执行状态→阻塞状态：I/O请求;(4)阻塞状态→就绪状态：I/O完成.19．为什么要在OS 中引入线程？答：在操作系统中引入线程，则是为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使OS具有更好的并发性，提高CPU的利用率。
计算机操作系统第四章存储器管理复习资料
第四章存储器管理第一部分教材习题（P159）15、在具有快表的段页式存储管理方式中，如何实现地址变换？答：在段页式系统中，为了便于实现地址变换，须配置一个段表寄存器，其中存放段表始址和段长TL。
进行地址变换时，首先利用段号S，将它与段长TL进行比较。
若S<TL，表示未越界，利用段表始址和段号来求出该段所对应的段表项在段表中的位置，从中得到该段的页表始址，并利用逻辑地址中的段内页号P来获得对应页的页表项位置，从中读出该页所在的物理块号b，再利用块号b和页内地址来构成物理地址。
在段页式系统中，为了获得一条指令或数据，须三次访问内存。
第一次访问内存中的段表，从中取得页表始址；第二次访问内存中的页表，从中取出该页所在的物理块号，并将该块号与页内地址一起形成指令或数据的物理地址；第三次访问才是真正从第二次访问所得的地址中，取出指令或数据。
显然，这使访问内存的次数增加了近两倍。
为了提高执行速度，在地址变换机构中增设一个高速缓冲寄存器。
每次访问它时，都须同时利用段号和页号去检索高速缓存，若找到匹配的表项，便可从中得到相应页的物理块号，用来与页内地址一起形成物理地址；若未找到匹配表项，则仍须再三次访问内存。
19、虚拟存储器有哪些特征？其中最本质的特征是什么？答：虚拟存储器有以下特征：多次性：一个作业被分成多次调入内存运行，亦即在作业运行时没有必要将其全部装入，只需将当前要运行的那部分程序和数据装入内存即可；以后每当要运行到尚未调入的那部分程序时，再将它调入。
多次性是虚拟存储器最重要的特征，任何其他的存储器管理方式都不具有这一特征。
因此，认为虚拟存储器是具有多次性特征的存储器系统。
对换性：允许在作业的运行过程中进行换进、换出，也即，在进程运行期间，允许将那些暂不使用的程序和数据，从内存调至外存的对换区（换出），待以后需要时再将它们从外存调至内存（换进）；甚至还允许将暂不运行的进程调至外存，待它们重又具备运行条件时再调入内存。
计算机操作系统习题(存储器管理)
19、请求分页存储管理中，若把页面尺寸增加一 倍，在程序顺序执行时，则一般缺页中断次数会 （ B ）。 A．增加 B．减少 C．不变 D．可能增加 也可能减少 20、碎片是指（ D ）。 A、存储分配完后所剩的空闲区 B、没有被使用的存储区 C、不能被使用的存储区 D、未被使用，而又暂时不能使用的存储区
E、利用交换技术扩充内存时，设计时必须考虑的 问题是：如何减少信息交换量、降低交换所用的时 间； F、在现代操作系统中，不允许用户干预内存的分 配； G、采用动态重定位技术的系统，目标程序可以不 经任何改动，而装入物理内存； H、页式存储管理中，一个作业可以占用不连续的 内存空间，而段式存储管理，一个作业则是占用连 续的内存空间。
11、 文件的存储器是分成大小相等的 物理块 ，并以它为单位交换信息。 12、 从资源分配的角度看，可以把设备分为独 占设备和共享设备。打印机属于 独占 设备，而磁 盘属于 共享 设备。 13、 虚拟设备是通过 SPOOLing 技术 把 独占 设备变成能为若干用户 共享 的设备。 14、 通道是一个独立于 cpu 的专管 的处理机，它控制 与内存之间的信息交换。
空闲区表项按( A.地址从大到小 )进行排列。 B.地址从小到大
C.尺寸从大到小
主要受( )的限制。
D.尺寸从小到大
32．在提供虚拟存储的系统中，用户的逻辑地址空间 A.内存空闲块的大小 B．外存的大小 C．计算机编址 范围 D．页表大小
33．在页式管理中，页表的始址存放在(D )
A．内存中 B.存储页面表中 C.联想存储器中 D.寄存器中 34．在段页式存储管理中，其虚拟地址空间是( ) A.一维 B.二维 C.三维 D．层次
3． 在存储器管理中，页面是信息的________单 位，分段是信息的________单位。页面大小由 _________确定，分段大小由_________确定。 5、从用户的源程序进入系统到相应程序的机器上 运行，所经历的主要处理阶段有____________， ____________，____________， ____________和____________。
存储器教案
存储器教案一、教学目标：1.理解存储器的定义和作用。
2.了解存储器的分类和特点。
3.掌握存储器的读写操作。
二、教学重点：1. 存储器的定义和作用。
2. 存储器的分类和特点。
三、教学难点：掌握存储器的读写操作。
四、教学方法：讲授法、实践操作法、讨论法。
五、教学内容：1. 存储器的定义和作用：存储器是计算机中的一部分，用于存储和读写数据和指令。
它是计算机的重要组成部分，也是计算机功能的重要基础。
计算机存储器的作用就类似于人的记忆，可以用来存储和读取数据。
2. 存储器的分类和特点：存储器按照存储介质的不同可以分为RAM和ROM两大类。
- RAM（Random Access Memory，随机存取存储器）是计算机主存的一种，可以随机读写数据，具有快速访问和易变性的特点。
- ROM（Read-only Memory，只读存储器）是只能读取数据而不能写入数据的存储器，存储的数据不会因断电而丢失。
六、教学过程：1. 引入新知识，让学生了解存储器的定义和作用，以及它在计算机中的重要性。
2. 讲解存储器的分类和特点，用图示和实例来说明RAM和ROM的区别。
3. 学生进行讨论，分析不同存储器类型的应用场景和优缺点。
4. 实践操作：通过计算机界面模拟RAM和ROM的读写操作，让学生亲自体验存储器的功能和操作方法。
5. 总结教学内容，引导学生回顾学习到的知识和技能。
七、教学扩展：1. 学生可以进一步了解存储器的发展历程和未来趋势，了解新型存储器技术的研究和应用。
2. 学生可以实践设计并实现一个简单的存储器模拟程序，加深对存储器原理和操作的理解。
八、教学评价：1. 教师观察学生在实践操作中的表现和理解程度，评估学生对存储器概念和操作的掌握程度。
2. 学生可以通过参与讨论、完成作业和报告等方式来展示对存储器的理解和应用能力。
九、板书设计：存储器教学目标和重点- 存储器的定义和作用- 存储器的分类和特点- RAM- ROM十、教学反思：在教授存储器教案的过程中，可以通过图示和实践操作来帮助学生更好地理解存储器的定义和分类。
存储器及其接口
0
1
1
1
1
0
F0000～F7FFFH
0
1
1
1
1
1
F8000～FFFFFH
ROM子系统中译码器管理的存储器地址
存储器地址区域
3.RAM子系统
系统板上RAM子系统为256KB，每64KB为一组，采用9片4164 DRAM芯片，8片构成64KB，另一片用于奇偶校验
CPU
数据总线
地址总线
寻址范围
T2为一列基本存储单元电路上共有的控制管。
CD
T1
字选择线
刷 新 放大器
位选择线
T2
单管动态RAM存储电路
数据线（D）
DRAM的基本存储电路
NC
D
IN
WE
RAS
A
0
A2
A1
GND
—
—
—
—
—
—
—
—
V
CC
CAS
D
OUT
A6
A3
A4
A5
A7
—
—
—
—
—
—
4.电可擦可编程的ROM
5.闪速存储器（Flash Memory）
01
闪存也称快擦写存储器，有人也简称之Flash。 Flash Memory属于EERPOM类型 ,有很高的存取速度，而且易于擦除和重写，而且可以选择删除芯片的一部分内容，但还不能进行字节级别的删除操作。
单击此处添加小标题
02
单击此处添加小标题
8088
8位
20位
1MB
8086
8位
20位
1MB
80286
存储器管理的四个基本功能
存储器管理的四个基本功能
1. 内存分配：内存分配根据操作系统的内存使用模式，使用户的程序以一种有效的方式使用存储空间。
2. 内存替换：内存替换可以在无需停止或中断正在运行的程序的情况下，将内存中不需要的数据替换成新数据，以释放更多的存储空间。
3. 内存协调：内存协调能够允许操作系统与应用程序之间的相互协作，以实现最佳的内存利用率。
4. 内存保护：内存保护能够阻止未经授权访问，防止未经授权或恶意软件访问存储空间，保护数据安全和系统的完整性。
第4章存储器管理-题库及参考答案
第4章存储器管理-题库及参考答案第4章存储器管理－选择题参考答案⼀、选择题1.【2011统考】在虚拟内存管理中，地址变换机构将逻辑地址变换为物理地址，形成该逻辑地址的阶段是()A.编辑B.编译C.链接D.装载2.下⾯关于存储管理的叙述中，正确的是()A.存储保护的⽬的是限制内存的分配B.在内存为M、有N个⽤户的分时系统中，每个⽤户占M/N的内存空间C.在虚拟内存系统中，只要磁盘空间⽆限⼤，作业就能拥有任意⼤的编址空间D.实现虚拟内存管理必须有相应硬件的⽀持3.在使⽤交换技术时，若⼀个进程正在()，则不能交换出主存。
A.创建B.I/O操作C.处于临界段D.死锁4.在存储管理中，采⽤覆盖与交换技术的⽬的是()A.节省主存空间B.物理上扩充主存容量C.提⾼CPU效率D.实现主存共享5.【2009统考】分区分配内存管理⽅式的主要保护措施是()A.界地址保护B.程序代码保护C.数据保护D.保护6．【2010统考】某基于动态分区存储管理的计算机，其主存容量为.55MB(初始为空)，采⽤最佳适配算法，分配和释放的顺序为;分配15MB，分配30MB，释放15MB，分配8MB，分配6MB，此时主存中最⼤空闲分区的⼤⼩是()A.7MBB.9MBC.10MBD.15MB7.段页式存储管理中，地址映射表是()A.每个进程⼀张段表，两张页表B.每个进程的每个段⼀张段表，⼀张页表C.每个进程⼀张段表，每个段⼀张页表D.每个进程⼀张页表，每个段⼀张段表8.内存保护需要由()完成，以保证进程空间不被⾮法访问A.操作系统B.硬件机构C.操作系统和硬件机构合作D.操作系统或者硬件机构独⽴完成9.存储管理⽅案中，()可采⽤覆盖技术A.单⼀连续存储管理B.可变分区存储管理C.段式存储管理D.段页式存储管理10.在可变分区分配⽅案中，某⼀进程完成后，系统回收其主存空间并与相邻空闲区合并，为此需修改空闲区表，造成空闲区数减1的情况是()A.⽆上邻空闲区也⽆下邻空闲区B.有上邻空闲区但⽆下邻空闲区C.有下邻空闲区但⽆上邻空闲区D.有上邻空闲区也有下邻空闲区 11．设内存的分配情况如图所⽰。
操作系统五大管理功能
操作系统五大管理功能操作系统的五大管理功能是基本功能，也是重要功能。
下面由小编为大家整理了操作系统的五大管理功能的相关知识，希望对大家有帮助!操作系统五大管理功能系统是管理和控制计算机系统中的所有硬件、软件资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。
计算机系统的主要硬件资源有处理器、存储器、外部设备，软件资源以文件形式存在外存储器上。
因此从资源管理和用户接口的观点上看，操作系统具有处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和提供用户接口的功能。
操作系统五大管理功能之1.处理机管理计算机系统中处理机是最宝贵的系统资源，处理机管理的目的是要合理地按的时间，以保证多个作业能顺利完成并且尽量提高CPU的效率，使用户等待的时间最少。
操作系统对处理机管理策略不同，提供作业处理方式也就不同，例如，批处理方式、分时处理方式和实时处理方式。
操作系统五大管理功能之2.存储管理存储管理的主要工作是对内存储器进行合理分配、有效保护和扩充。
操作系统五大管理功能之3.设备管理当用户程序要使用外部设备时，设备管理控制(或调用)驱动程序使外部设备工作，并随时对该设备进行监控，处理外部设备的中断请求等。
操作系统五大管理功能之4.文件系统管理以上三种管理都是针对计算机的硬件资源的管理。
文件系统管理则是对软件资源的管理。
为了管理庞大的系统软件资源及用户提供的程序和数据，操作系统将它们组织成文件的形式，操作系统对软件的管理实际上是对文件系统的管理。
操作系统五大管理功能之5.用户接口计算机用户与计算机的交流是通过操作系统的用户接口(或称用户界面)完成的。
操作系统为用户提供的接口有两种，一是操作界面;二是操作系统的功能服务界面。
存储器管理
第四章存储器管理第0节存储管理概述一、存储器的层次结构1、在现代计算机系统中，存储器是信息处理的来源与归宿，占据重要位置。
但是，在现有技术条件下，任何一种存储装置，都无法从速度、容量、是否需要电源维持等等多方面，同时满足用户的需求。
实际上它们组成了一个速度由快到慢，容量由小到大的存储装置层次。
图4-1 计算机系统存储器层次示意图2、各种存储器•寄存器、高速缓存Cache：容量很小、非常快速、昂贵、需要电源维持、CPU可直接访问；•内存RAM：容量在若干KB、MB、GB，中等速度、中等价格、需要电源维持、CPU可直接访问；•磁盘高速缓存：一般设于主存中；•多种类型的磁盘：容量在数MB或数GB，低速、价廉、不需要电源维持、CPU不可直接访问；由操作系统协调这些存储器的使用。
二、存储管理(主存管理)的目的1、尽可能地方便用户；提高主存储器的使用效率，使主存储器在速度、规模和成本之间获得较好的权衡。
(注意CPU和主存储器，这两类资源管理的区别)2、存储管理的主要功能：•地址重定位•主存空间的分配与回收•主存空间的保护和共享•主存空间的扩充三、逻辑地址与物理地址1、逻辑地址(相对地址，虚地址)：用户源程序经过编译/汇编、链接后，程序内每条指令、每个数据等信息，都会生成自己的地址。
●一个用户程序的所有逻辑地址组成这个程序的逻辑地址空间(也称地址空间)。
这个空间是以0为基址、线性或多维编址的。
2、物理地址(绝对地址，实地址)：是一个实际内存(字节)单元的编址。
●计算机内所有内存单元的物理地址组成系统的物理地址空间，它是从0开始的、是一维的；●将用户程序被装进内存，一个程序所占有的所有内存单元的物理地址组成该程序的物理地址空间(也称存储空间)。
四、地址映射(变换、重定位)当程序被装进内存时，通常每个信息的逻辑地址和它的物理地址是不一致的，需要把(程序中的)逻辑地址转换为对应的物理地址----地址映射；例如指令LOAD L，2500 /*将2500号单元内的数据送入寄存器L*/ ----P123图4-3 作业装进内存时的情况地址映射分静态和动态两种方式。
4-2 S7-1200PLC的存储区与工作方式
4-1 课内容
一。常规选项内容的了解 二。数字量输入输出参数设定 三。启动相关内容。（这部分内容在下节课进行讲解，需要配合PLC的工作方 式等内容） 四。系统和时钟存储器 五。IO扩展模块的参数配置 其他参数和属性，需要在后面的相关课程当中进行讲解。
用户程序包含处理具体的自动化控制任务所必 须的所有功能。由用户编写，下载到CPU，保存在装 载存储器当中。
当PLC运行用户程序时，CPU将用户程序中与执行有 关的部分，例如程序块和数据块从装载寄存器复制到 工作寄存器。
装载存储器相类似计算机的硬盘，工作存储器类 似计算机的内存条。
S7-1200 CPU的工作模式，分 三种：
4-2 S7-1200PLC的存储区与工作方式
S7-1200系列PLC的存储器
S7-1200系列PLC的存储器有以下类型。 PLC的存储器类型及用途
只读存储器ROM 系统程序
可擦写存储器EEPROM
装载存储器： 用于存储
用户程序、数 据和组态信息
为保持性存储 区保持数据
注：可用存储卡作装载存储器使用
随机存储器 RAM 也称工作存储器
S7-1200系列PLC的工作过程
操作系统与用户程序
CPU的操作系统用来实现与具体控制任务无关的 PLC的各个基本功能。操作系统的任务包括处理暖机 启动，刷新输入输出工程映像，调用用户程序，检测 中断事件和调用中断组织块，检查和处理错误，管理 存储器，以及处理通信任务等。有PLC厂家编写，存 储于PLC的只P（启动模式） 3. RUN （运行模式）
在STOP模式下，CPU仅 处理通信请求和自诊断程序， 不执行用户程序，不会自动 更新过程映像
《存储器管理》PPT课件
地址转换过程是：
CPU获得的逻辑地址首先与下限寄存器 的值相加，产生物理地址；然后与上限寄存 器的值比较。 1、若大于上限寄存器的值，产生“地址越界” 中断信号，由相应的中断处理程序处理； 2、若不大于上限寄存器的值，则该物理地址 就是合法地址，它对应于内存中的一个存储 单元。
案例分析
【例3-1】在某系统中采用固定分区分配管理 方式，内存分区(单位字节)情况如图3-10a所 示。现有大小为1KB、9KB、33 KB、121KB 的多个作业要求进人内存，试画出它们进入 内存后的空间分配情况，并说明内存浪费有 多大?
内存的在系统中的地位
CPU
内存
I/O 系统
外设
内存在计算机系统中的地位
3.1.1 存储体系
存储器存取 时间减少 存储器存取 速度加快 每位存储器 成本增加 存储器容量 减少 外 存 高速缓存器
程序和数据 可以被CPU 直接存取 内 存
程序和数据必 须先移到内存， 才能被CPU访问
三级存储器结构
存储器管理
单一连续分配仅适用于 单道程序设计环境，处 理机、主存都不能得到 充分的利用。
操作系统
32 KB
作业 分配给用户作 业的空间 未用
64 KB
1 60 KB
浪费
单一连续分配
特点：
（ 1 ）管理简单。它把主存分为两个区，用户区一 次只能装入一个完整的作业，且占用一个连续的 存储空间。它需要很少的软硬件支持，且便于用 户了解和使用。 （ 2 ）在主存中的作业不必考虑移动的问题，并且 主存的回收不需要任何操作。 （ 3 ）资源利用率低。不管用户区有多大，它一次 只能装入一个作业，这样造成了存储空间的浪费， 使系统整体资源利用率不高。 （4）这种分配方式不支持虚拟存储器的实现。
计算机组成原理 [袁春风]chap4-2
![计算机组成原理 [袁春风]chap4-2](https://img.taocdn.com/s3/m/cc6e7bab0029bd64783e2cc0.png)
特点
– 容易实现 但不够灵活 Cache存储空间得不到充分利用 例如 需将主存第0块与第16块同时复制到Cache中时 由 于它们都只能复制到Cache第0槽 即使Cache其它槽空闲 也有一个主存块不能写入Cache 这样就会产生频繁的 Cache装入
26 南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风
基于程序访问的局部性使访存要求快速响应
– 如果在CPU和主存之间设置一个快速小容量的存储器 其 中总是存放最活跃 被频繁访问 的程序块和数据 CPU 访问这些程序或数据时 就不必访问主存 而直接从这个 高速缓存中取得 这样便使得CPU和主存速度匹配起来了
12
南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风
程序局部性原理图
为什么引入Cache能 达到快速访问的目的
–主要是基于程序访问 的局部化性质
13
南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风
4.4.2 Cache的工作原理
在主存-Cache存储体系中 所有的程序和数据都在主存中 Cache中只存放主存一部分程序块和数据的副本 主存由多达2n个可寻址的字组成 每个字有唯一的n位地址 为了实现映射 我们把这个存储器看成由许多定长的块(block) 组成 每块有K个字 即有L=2n K个字块 Cache由M个槽 (slot)组成 每个槽有K个字 槽(或称为行line)的数量远远小 于主存储器块的数目 在任何时侯 存储器中的几个块驻留 在Cache的槽中 如果要读取存储块中的某个字 则整个块 被传送到Cache的一个槽中 由于块数多于槽数 所以单个 的槽不能久久地被某块专用 因此 每个槽有一个标记(tag) 用来识别当前存储的是哪个块 这个标记通常是主存储器地 址的一部分
南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风
第四章 存储器管理(1-2)
物理地址空间
Load A data1
100
Load A 200
1100
Load A 1200
编译 连接
data1 3456 200 3456
地址映射
1200 3456 。 。
第四章 存 储 器 管 理
地址映射的方式
静态地址映射： 1）程序被装入内存时由操作系统的连接装入程序完成 程序的逻辑地址到内存地址的转换； 2）地址转换工作是在程序执行前由装入程序集中一次 完成。 假定程序装入内存的首地址为BR，程序地址为VR，内存 地址为MR，则地址映射按下式进行：MR=BR+VR
② 便于实现对目标模块的共享：将内存中的一个模块可 以连接到多个程序中。 ③ 要运行的程序都必须在装入时，全部连接调入内存。
第四章 存 储 器 管 理
3. 运行时动态链接(Run-time Dynamic Linking) 动态链接方式：将对某些模块的链接推迟到执行时才实施， 亦即，在执行过程中，当发现一个被调用模块尚未装 入内存时，立即由OS去找到该模块并将之装入内存， 把它链接到调用者模块上。特点如下： 特点：凡在执行过程中未被用到的目标模块，都不会被调 入内存和被链接到装入模块上，这样不仅可加快程序 的装入过程，而且可节省大量的内存空间。
硬件支持：在动态地址重定位机构中，有一个基地址寄存器BR和一 个程序地址寄存器VR，一个内存地址寄存器MR。
转换过程：MR=BR+VR
第四章 存 储 器 管 理
把程序装入起始地址为100的内存区
0 100
重定位寄存器 1000
…
MOV r1，[50]
0 1000 1100
… …
MOV r1பைடு நூலகம்[50]
存储管理概述
存储管理概述存储管理是指计算机系统中负责处理存储器资源的一组软件或硬件程序。
存储管理旨在协调计算机系统中的各种硬件和软件组件，以有效地管理和分配存储资源，以及确保数据和程序的完整性和安全性。
存储管理还负责确保计算机系统中的存储器能够在高负载时有效地运行，以及处理各种存储器故障。
存储管理通常由操作系统提供，其主要任务是为进程分配和管理内存、磁盘空间、网络存储等资源。
存储管理涉及到从物理存储器到逻辑文件的各个级别，因此需要准确和高效地跟踪数据的位置、类型和用途。
存储管理的主要任务包括：1.内存管理：内存管理负责为进程分配内存空间，并确保各个进程的内存空间不会相互干扰。
内存管理还负责将进程和物理存储器之间的逻辑地址映射到物理地址。
2.磁盘管理：磁盘管理负责处理磁盘上的文件和目录，并将它们存储在适当的位置。
磁盘管理还负责跟踪磁盘上的空间使用情况，并确保每个文件都有足够的空间存储。
3.文件管理：文件管理涉及到文件的创建、读取、写入、删除等操作。
该功能还包括文件的保护和权限设置、文件共享和协作等。
4.虚拟存储：虚拟存储是一种负责将进程的逻辑地址映射到物理地址的技术。
它通过将未使用的部分交换到磁盘上来扩展可用内存空间。
5.备份和恢复：备份和恢复负责在计算机系统上创建数据备份，并在需要时将数据恢复到计算机系统中。
这是确保数据完整性和安全性的关键部分。
6.缓存管理：缓存管理负责将频繁访问的数据保留在内存中，以避免频繁读写磁盘，从而提高系统的性能和响应速度。
存储管理是计算机系统中一个至关重要的组成部分，它的任务是确保计算机系统中的存储器资源能够被有效地管理和分配，并且能够提供高效的存储器服务。
存储管理的原理一种常见的存储管理原理是通过虚拟存储器实现内存扩展。
虚拟存储器通过将进程的逻辑地址映射到物理地址，使得进程拥有了更大的地址空间，同时可以节约物理内存。
虚拟存储器还通过页面替换算法，将部分未使用的页面换出到磁盘中，从而释放内存空间，使系统可以在更多的进程中进行加载和运行。
存储器实验报告
1. 了解存储器的分类、组成和工作原理；2. 掌握静态随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的基本操作；3. 熟悉存储器扩展技术，提高计算机系统的存储容量；4. 培养动手实践能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理1. 存储器分类：存储器分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种类型。
RAM用于存储程序和数据，具有读写速度快、易失性等特点；ROM用于存储程序和固定数据，具有非易失性、读速度快、写速度慢等特点。
2. RAM工作原理：RAM主要由存储单元、地址译码器、数据输入输出电路和控制电路组成。
存储单元由MOS晶体管构成，用于存储信息；地址译码器将地址信号转换为对应的存储单元地址；数据输入输出电路负责数据的读写；控制电路控制读写操作。
3. ROM工作原理：ROM主要由存储单元、地址译码器、数据输入输出电路和控制电路组成。
与RAM类似，ROM的存储单元由MOS晶体管构成，用于存储信息；地址译码器将地址信号转换为对应的存储单元地址；数据输入输出电路负责数据的读写；控制电路控制读写操作。
4. 存储器扩展技术：通过增加存储器芯片，提高计算机系统的存储容量。
常用的扩展技术有位扩展、字扩展和行列扩展。
三、实验仪器与设备1. 电脑一台；2. Proteus仿真软件；3. AT89C51单片机实验板；4. SRAM 6116芯片；5. 译码器74HC138；6. 排线、连接线等。
1. 将AT89C51单片机实验板与电脑连接，并启动Proteus仿真软件。
2. 在Proteus中搭建实验电路，包括AT89C51单片机、SRAM 6116芯片、译码器74HC138等。
3. 编写实验程序，实现以下功能：（1）初始化AT89C51单片机；（2）编写SRAM 6116芯片读写程序，实现数据的读写操作；（3）编写译码器74HC138控制程序，实现存储器地址译码。
4. 运行仿真程序，观察实验结果。
五、实验数据记录与分析1. 实验数据记录：（1）位扩展实验：使用SRAM 6116芯片扩展AT89C51单片机RAM存储器（2KB），选择8个连续的存储单元的地址，分别存入不同内容，进行单个存储器单元的读/写操作。
存储管理例题..
2018/10/10
7
第四章 存储器管理 选择题 1、 以下哪种算法不属于多个分区的可变分区存储管理方式的主 存分配算法（D） A 最先适应分配算法 B 最优适应分配算法 C 最坏适应分配算法 D 最后适应分配算法 2、 在固定分区管理方式中，处理器执行作业时，对每条指令中 的地址要求满足（B） A 下限地址≤绝对地址≥上限地址 B 下限地址≤ 绝对地址 ≤ 上限地 址 C 上限地址≤绝对地址≤下限地址 D 上限地址≤绝对地址≥上限地 址 3、 以下叙述中，不正确的是（D） A 采用动态重定位，在必要时可以改变装入的作业在主存中的存 放区域 B 采用动态重定位的系统支持“程序浮动” C 采用静态重定位的系统不支持“程序浮动” 2018/10/10 8 D 采用动态和静态重定位的系统都支持“程序浮动”
4、 在页式存储管理中，假定地址用m个二进制位表示，其中页 内地址部分占用了n个二进制位，那么最大的作业允许有（B） 个页面。 A 2n B 2 (m-n) C 2m D 2(m+n) 5、 关于一个分区的存储管理，以下叙述不正确的是（B） A 一个分区的存储管理每次只允许一个作业装入主存储器 B 一个分区的存储管理中，必须采用动态重定位的方式进行地 址转换 C 一个分区的存储管理适用于单道程序的系统 D 要将一个分区的存储管理运用到分时系统中，需采用与对换 技术相结合的方式 6、 下面哪种算法不属于页式虚拟存储管理中的页面调度算法 （C） A 先进先出调度算法 B 最近最少用调度算法 C 优先 数调度算法 D 最近最不常用调度算法 7、 缺页中断率与哪个因素无关（D） A 分配给作业的主存块数 B 页面的大小和调度算法 C 程序编制方法 D 作业的逻辑地址 2018/10/10 9
2018/10/10
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
桂林电子科技大学，信息通信学院Fra bibliotek8存储器重映射
存储器重新映射的部分允许在不同模式下处理中断。LPC2400
共支持3种存储器映射模式，见表4.13。当处理器工作在用户 Flash模式下时，不需要进行中断向量的重新映射，而在其它模 式下则需要重新映射。它包括中断向量区（32 字节）和额外的 32 字节，一共是64 字节。重新映射的代码位置与地址0x0000 0000~0x0000 003F 重叠，包含在SRAM、Flash 和Boot Block 中的向量必须包含跳转到实际中断处理程序的分支或者其它执行 跳转到中断处理程序的转移指令。
4.3 存储器管理
LPC2400系列芯片使用三种存储器：片内Flash、片内RAM和外
部扩展存储器。 LPC2400系列芯片集成了512KB的片内Flash存储器和64KB的静 态SRAM（LPC2470没有片内Flash）。 片内Flash存储器可以用做代码和数据的固态存储。对Flash存 储器的编程可以通过几种方法来实现：通过串口UART0进行的 在系统编程（ISP），通过调用嵌入片内的固化代码进行的在 应用编程（IAP）以及通过内置的JTAG接口编程。 片内SRAM支持8位、16位和32位访问。 外部扩展存储器则使用外部存储器接口进行扩展，通过外部存 储器控制器（EMC）可以扩展两组共8个Bank的存储器组 （Static memory bank0 ～ bank3，Dynamic memory bank0 ～ bank3）。 1 桂林电子科技大学，信息通信学院
应用场合
保存引导程序
保存文件系统
桂林电子科技大学，信息通信学院
28
实验板使用存储器及地址分配
存储器类型
SDARM
型号
容量
地址范围
0xA0000000 ~0xA1FFFFFF NOR FLASH Am29LV160D 2MB 0x80000000～ B 0x801FFFFF K9F2G08U0 256MB NAND 数据地址： M FLASH 0x81000000
30
SDRAM与EMC的连接
W9825G6DH根据外部引脚状态有许多工作模式，
包括：读、写、预充电、设置模式寄存器、突发停 止、掉电模式等等。 由于EMC模块引脚完全符合SDRAM接口，所以用 户设置只需设置EMC中EMCDynamicControl寄存 器进入相应模式即可。 模式寄存器主要用于设置SDRAM的突发长度、寻 址方式、CAS延时、写操作方式等内容。
MEMMAP[1:0]=01(Flash模式) 0x0000 0008 MEMMAP[1:0]=10(用户模式) 0x4000 0008
11
桂林电子科技大学，信息通信学院
设置MEMMAP程序示例
桂林电子科技大学，信息通信学院
12
存储器加速模块（MAM，Memory Accelerator Module）
W9825G6D 32MB H
桂林电子科技大学，信息通信学院
29
SDRAM与EMC的连接
SDRAM芯片W9825G6DH存储组织为：
4MWord*4bank*16bit即32MB。支持高效的突发 式访问，突发长度2,4,8或整页。时钟频率最高可到 166MHz。芯片连接原理图如下：
桂林电子科技大学，信息通信学院
桂林电子科技大学，信息通信学院
6
关于BOOT ROM
片内FLASH的最后8KB空间是保留的，里面固化了
对FLASH进行编程、擦除，程序引导等固件 FIRMWARE。 在用户程序运行是可以调用其中的程序对FLASH进 行在应用编程IAP，可以对FLASH进行串行编程的 程序ISP。 处理器在硬件启动时BOOT ROM空间被映射到 0x7FFFE000处运行。作用是引导用户程序运行。
MAM 定义了3种操作模式： 1）MAM关闭。所有存储器请求都会导致Flash的读操作，无
指令预取指。 2）MAM部分使能。如果数据可用，则从保持锁存区执行连续 的指令访问。指令预取指使能。非连续的指令访问启动Flash 读操作。这意味着所有的转移指令都会导致对存储器的取指。 由于缓冲的数据访问时序很难预测并且非常依赖于所处的状况， 因此所有数据操作都会导致Flash读操作。 3）MAM 完全使能。任何存储器请求（代码或数据），如果 其值已经包含在其中一个保持锁存当中，那么从缓冲区执行该 代码或数据的访问。指令预取指使能。Flash读操作用于指令 的预取指和当前缓冲区所没有的代码或数据的访问。
25
综合举例
桂林电子科技大学，信息通信学院
26
综合举例
桂林电子科技大学，信息通信学院
27
NOR 与NAND FLASH区别
NOR FLASH 优点 缺点 1、按字节访问 2、访问速度快 NAND FLASH 1、容量大，成本低 2、器件升级方便
1、容量小，成本高 1、按块访问 2、器件编程速度慢
桂林电子科技大学，信息通信学院 14
MAM控制寄存器－MAM Control Register（MAMCR - 0xE01FC000）
决定MAM的操作模式。两个配置位选择MAM的3种操
作模式。在复位后，MAM功能被禁止。改变MAM操作 模式会导致MAM所有的保持锁存内容无效，因此需要 执行新的Flash读操作。
桂林电子科技大学，信息通信学院 18
外部存储器控制器
LPC2400的外部存储器控制器（EMC）是一个
AMBA总线AHB从机模块，它支持多种不同结构的存 储器，包括常用的异步静态存储器，如RAM、ROM 和Flash等，也支持动态存储器，如单数据率SDRAM 等。 EMC模块可以同时支持多达8个单独配置的存储器组， 其中静态存储器和动态存储器各4个Bank。 静态存储器组由片选引脚CS0～CS3选中，每个组存 储容量16MB，支持RAM、ROM、Flash和其它一些 外部I/O部件，支持8位、16位和32位数据宽度。 动态存储器组由片选引脚DYCS0～DYCS3选中，每 个组存储容量256MB，支持单数据率SDRAM，支持 16位和32位数据宽度，刷新模式可由软件控制。 19 桂林电子科技大学，信息通信学院
桂林电子科技大学，信息通信学院
15
MAM定时寄存器
决定Flash存储器取指所使用的时钟个数(1到7个处理器时钟)，
使用多少个cclk周期访问Flash存储器。这样可调整MAM时序使 其匹配处理器操作频率。Flash访问时间可以从1到7个时钟，单 个时钟的Flash访问实际上关闭了MAM，这种情况下可以选择 MAM模式对功耗进行优化。
各个片选信号对应地址范围
桂林电子科技大学，信息通信学院
20
外部存储器控制器
桂林电子科技大学，信息通信学院
21
外部存储器控制器
桂林电子科技大学，信息通信学院
22
32位静态RAM扩展
桂林电子科技大学，信息通信学院
23
32位静态RAM扩展
桂林电子科技大学，信息通信学院
24
16位静态RAM扩展
桂林电子科技大学，信息通信学院
桂林电子科技大学，信息通信学院
31
SDRAM的重要模式和概念
预充电precharge:
SDRAM启动后，必须对所有bank预充电才能进行读写。
刷新refresh：
由于SDRAM工作原理，定期必须对芯片进行刷新操作，以保持数据。
存储器加速模块（MAM）可以将需要的下一个ARM
指令锁存，以防止CPU 取指暂停。与以前的其它器 件使用2个Flash组相比，LPC2400只使用一组Flash 存储器。这个Flash组包含3 个128位的缓冲区：预取 指缓冲区、分支跟踪缓冲区和数据缓冲区。
桂林电子科技大学，信息通信学院
13
MAM 的操作模式
桂林电子科技大学，信息通信学院
9
存储器映射控制寄存器MEMMAP
存储器映射控制寄存器用于改变从地址0x00000000开
始的中断向量的映射。这允许运行在不同存储器空间中 的代码对中断进行控制。MEMMAP是一个可读写寄存 器，地址为0xE01FC040，功能为选择从Flash Boot Block、用户Flash 或RAM中读取ARM 中断向量。
存储器映射
桂林电子科技大学，信息通信学院
2
外设存储器映射
LPC2400系列处理器的外设根据内部总线分为AHB
和APB外设两类。AHB外设和APB外设在存储空间 里都占2MB的区域，可各自分配最多128个外设。每 个外设空间的规格都为16KB。所有外设寄存器不管 规格大小，都按照字地址进行分配（32位边界），且 不管字还是半字寄存器都是一次性访问。例如，不可 能对一个字寄存器的最高字节执行单独的读或写操作。 AHB地址分配见如4.5，APB地址分配间表4.11 。
桂林电子科技大学，信息通信学院
3
桂林电子科技大学，信息通信学院
4
LPC2478.h头文件举例
桂林电子科技大学，信息通信学院
5
存储器重映射(MEMORY REMAP)
存储器映射的基本概念 每个存储器组在存储器映射中都有一个“物理上的”位 置。它是一个地址范围，该范围内可写入程序代码，每 个存储空间的大小是固定的，这样就不需要将代码设计 成在不同地址范围内运行。这样做代码就可以很方便的 移植了。 如果向没有地址映射的存储空间进行读写访问，将引发 预取指令或数据中止异常。
桂林电子科技大学，信息通信学院
10
存储器映射控制寄存器MEMMAP
LPC2400的MAP位的硬件复位值为00。Boot装载程序会将用
户看到的复位值更改，该程序总是在复位后立即运行。 存储器映射控制寄存器MEMMAP只从处理ARM异常（中断） 必需的3 个数据源（FLASH中断向量、SRAM中断向量和 Boot ROM中断向量，每个64 字节）中选择一个使用。 中断向量：0x0000 0008 MEMMAP[1:0]=00(boot模式) 实际中断向量 0x7FFF E008