读书笔记之计算机系统(4)

时间:2022-03-08 03:41:45
存储器管理
1.存储器至少有三级:最高层为cpu寄存器,中间为主存,最底层是辅存,辅存含磁盘 
2.在较高档的计算机中,还可以根据具体的功能分工细划为寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘缓存、固定磁盘、可移动存储介质等6 层
3.在存储层次中越往上,存储介质的访问速度越快,价格也越高,相对存储容量也越小。其中,寄存器、高速缓存、主存储器和磁盘缓存均属于操作系统存储管理的管辖范畴
4.寄存器和主存储器又被称为可执行存储器,存放于其中的信息与存放于辅存中的信息相比较而言,计算机所采用的访问机制是不同的,所需耗费的时间也是不同的。对辅存的访问则需要通过I/O 设备来实现
5.主存储器(简称内存或主存)是计算机系统中一个主要部件,用于保存进程运行时的程序和数据,也称可执行存储器
6.寄存器访问速度最快,完全能与CPU协调工作,但价格却十分昂贵,因此容量不可能做得很大。寄存器的长度一般以字(word)为单位。

7.寄存器用于加速存储器的访问速度,如用寄存器存放操作数,或用作地址寄存器加快地址转换速度等。

8.根据程序执行的局部性原理,将主存中一些经常访问的信息存放在高速缓存中,减少访问主存储器的次数,可大幅度提高程序执行速度

9.当CPU访问一组特定信息时,首先检查它是否在高速缓存中,如果已存在,可直接从中取出使用,以避免访问主存,否则,再从主存中读出信息
10.大多数计算机有指令高速缓存,用来暂存下一条欲执行的指令,如果没有指令高速缓存,CPU 将会空等若干个周期,直到下一条指令从主存中取出。
11.由于目前磁盘的I/O 速度远低于对主存的访问速度,因此将频繁使用的一部分磁盘数据和信息,暂时存放在磁盘缓存中,可减少访问磁盘的次数。

12.在多道程序环境下,要使程序运行,必须先为之创建进程。而创建进程的第一件事,便是将程序和数据装入内存
13.由链接程序(Linker)将编译后形成的一组目标模块,以及它们所需要的库函数链接在一起,形成一个完整的装入模块(Load Module);最后是装入,由装入程序(Loader)将装入模块装入内存。
14.绝对装入方式只适用于单道程序环境
15.在多道程序环境下,所得到的目标模块的起始地址通常是从0 开始的,程序中的其它地址也都是相对于起始地址计算的。此时应采用可重定位装入方式,根据内存的当前情况,将装入模块装入到内存的适当位置。
16.首先是要编译,由编译程序(Compiler)将用户源代码编译成若干个目标模块(Object Module);其次是链接,由链接程序(Linker)将编译后形成的一组目标模块,以及它们所需要的库函数链接在一起,形成一个完整的装入模块(Load Module);最后是装入,由装入程序(Loader)将装入模块装入内存。
17.动态运行时的装入程序在把装入模块装入内存后,并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址,而是把这种地址转换推迟到程序真正要执行时才进行。
18.静态链接。在程序运行之前,先将各目标模块及它们所需的库函数,链接成一个完整的装配模块,以后不再拆开。
19.装入时动态链接。这是指将用户源程序编译后所得到的一组目标模块,在装入内存时,采用边装入边链接的链接方式。
20.运行时动态链接。这是指对某些目标模块的链接,是在程序执行中需要该(目标)模块时,才对它进行的链接。
21.装入模块的是逻辑地址而不是实际物理地址

22.连续分配方式,是指为一个用户程序分配一个连续的内存空间。
23.又可把连续分配方式进一步分为单一连续分配、固定分区分配、动态分区分配以及动态重定位分区分配四种方式。
24.分区分配算法:首次适应算法(first fit),循环首次适应算法(next fit),最佳适应算法(best fit),最坏适应算法(worst fit)快速适应算法(quick fit)
25.固定分区方式限制了活动进程的数目,当进程大小与空闲分区大小不匹配时,内存空间利用率很低。动态分区方式算法复杂,回收空闲分区时需要进行分区合并等,系统开销较大。伙伴系统方式是对以上两种内存方式的一种折衷方案。
26.在动态运行时装入的方式中,作业装入内存后的所有地址都仍然是相对地址,将相对地址转换为物理地址的工作,被推迟到程序指令要真正执行时进行。
27.为使地址的转换不会影响到指令的执行速度,必须有硬件地址变换机构的支持,即须在系统中增设一个重定位寄存器,用它来存放程序(数据)在内存中的起始地址
28.离散分配的基本单位是页,则称为分页存储管理方式;如果离散分配的基本单位是段,则称为分段存储管理方式。
29.分页存储管理是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片,称为页面或页,并为各页加以编号,从0 开始,如第0 页、第1 页等。相应地,也把内存空间分成与页面相同大小的若干个存储块,称为(物理)块或页框(frame)
30.系统应能保证进程的正确运行,即能在内存中找到每个页面所对应的物理块。为此,系统又为每个进程建立了一张页面映像表,简称页表。
31.地址变换机构的任务实际上只是将逻辑地址中的页号,转换为内存中的物理块号。地址变换任务是借助于页表来完成的。页表的功能可以由一组专门的寄存器来实现。一个页表项用一个寄存器。
32.页表大多驻留在内存中。在系统中只设置一个页表寄存器PTR(Page-Table Register),在其中存放页表在内存的始址和页表的长度。

33.从用户角度看,该系统所具有的内存容量,将比实际内存容量大得多。但须说明,用户所看到的大容量只是一种感觉,是虚的,故人们把这样的存储器称为虚拟存储器。
34.虚拟存储器,是指具有请求调入功能和置换功能,能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。其逻辑容量由内存容量和外存容量之和所决定,其运行速度接近于内存速度
35.最近最久未使用(LRU)置换算法
36.最少使用(LFU:Least Frequently Used)置换算法
37.页面缓冲算法(PBA:Page Buffering Algorithm)