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第一层
第二层
第三层
第四层
第五层
每级存储器的性能参数可以表达为Ti，Si，Ci。存储系统的性能可表达为：Ti<Ti+1；Si<Si+1；Ci>Ci+1。
速 度 提 高
容 量 增 加
通用寄存器M1
高速缓冲存储器M2
主存储器M3
脱机大容量存储器M5
辅助存储器M4
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计算机系统构造
Data location
Data identifacation
Data replacement
Data Write policy
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计算机系统构造
地址映象与变换(P174)
基本术语：
逻辑地址（又称为相对地址、虚地址）是程序员在编写和编译一种程序模块时分派指令和数据的空间单位序号，总是从0开始（可以按字节编址、按CPU字编址等）。逻辑地址的取值范围称为逻辑地址空间、虚空间或虚存。
物理地址（又称为绝对地址、实地址）是任一级存储器为所有存储单元分派的序号。物理地址的取值范围称为物理地址空间、实空间或实存。
从M1到Mn各层均有自已的物理地址空间，而对目前执行的程序模块来说，逻辑地址空间只有一种。
地址映象方式指的是虚页集合与实页集合的对应规则，或者说是约束关系。
地址变换（又叫虚实变换）指逻辑地址到物理地址的变换过程或者算法。
页失效指目前被访问存储级中没有所需的信息，也就是不命中现象。
实页争用又叫实页冲突，指虚页调入时，根据地址映象方式划定的实空间范围内已没有空闲实页的状况。
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计算机系统构造
存储层次的管理方式(P147)
根据程序的局部化性质，存储层次机构对顾客文献的管理应当划提成较小的基本调度单位来进行。依划分原则不一样，存在3种存储层次管理方式。
(1)段式管理(P148)
段是程序中的一种逻辑单位，可以是一种程序模块，或者是一种数据构造。段的长度不一，但段内所有数据的信息属性一般是相似的，便于统一进行信息保护。
每段使用独立的逻辑地址空间，即都从0开始计算地址。
段式管理措施的重要缺陷是各段长短不一，调进调出之后容易形成大量不规则的零碎空间。
段式管理措施的虚实变换算法是查段表(P150)。
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计算机系统构造
段式虚拟存储器的地址映象
主程序（0段）
1段
2段
3段
段号
段长
起始地址
0
1
2
3
1K
500
200
200
8K
16K
9K
30K
段 表
程序空间
主存储器
0
1K
0
500
0
200
0
200
0
8K
9K
16K
30K
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计算机系统构造
段式虚拟存储器的长处如下：
程序的模块性能好。对于大程序，可以划提成多种程 序段，每个程序段赋予不一样的名字，由多种程序员并行编写，分别编译和调试。由于各个程序段在功能上是互相独立的，因此，一种程序段的修改和增删等不会影响其他程序段，从而可以缩短程序的编制和调试时间。
便于程序和数据的共享。由于程序段是按功能来划分的，如子程序段、数据段、表格段等。每个程序段有比较完整的功能，因此，被共享的也许性很大。
程序的动态链接和调试比较容易。由于每个程序段都是一组有独立意义的数据块或具有完整功能的程序段，因此，在程序运行过程中，可以根据需要一次就把一种程序段或数据块都装入到主存储器中，并且在装入时才实行动态链接。
便于实现信息保护。在一般状况下，一段程序与否需要保护是根据这个程序的功能来决定的。因此，只有在段表中设置一种信息保护字段，就能根据需要很以便地实现对该程序的保护。
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计算机系统构造
段式虚拟存储器的缺陷：
地址变换所花费的时间比较长。从多顾客虚地址变换到主存实地址需要查两次，做两次加法运算。
主存储器的运用率往往比较低。由于每个程序段的长度不一样的，一种程序段一般要装在一种持续的主存空间中，程序段在主存储器中不停地调入调出，有些程序段在执行过程中还要动态增长长度，从而使得主存储器中有诸多的空隙存在。当然，也可以采用某些好的算法来减少空隙的数量，或者通过定期运行回收程序来合并着这些空隙，但这无疑增长了系统的开销。
对辅存（磁盘存储器）的管理比较难。磁盘存储器一般是按固定大小的块来访问的，怎样把不定长度的程序段映象到固定长度的磁盘存储器中，需要做一次地址变换。
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计算机系统构造
(2)页式管理(P151)。
页是系统规定的固定长度单位。按页划分顾客文献可以避免上述零碎空间挥霍。
我们把顾客文献划分得到的一种长度单位称为“虚页”，由于它的页号是在虚地址空间中编排的；实地址空间按页的大小划分得到的一种长度单位称为“实页”。
页式管理措施的重要缺陷是按固定长度分出来的同一页内常有不一样属性的信息，不便于信息保护的实现。
页式管理措施的虚实变换算法是查页表(P152)。
页号
主存页号
0
1
2
3
主存储器
页 表
0页
1页
2页
3页
用户程序
页式虚拟存储器的地址映象
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计算机系统构造
页式虚拟存储器的长处是：
主存储器的运用率比较高。每个顾客程序只有不到一页（平均为半页）的挥霍，与段式虚拟存储器每两个程序段之间均有挥霍相比要节省许多。
页表相对比较简单。它需要保留的字段数比较少，某些关键字段的长度要短许多，因此，节省了页表的存储器容量。
地址映象和变换的速度比较快。在把顾客程序装入到主存储器的过程中，只要建立顾客程序的虚页号与主存储器的实页号之间的对应关系即可不必使用整个主存的地址长度，也不必考虑页号的长度等。
对辅存（磁盘存储器）的管理比较容易。由于页的大小一般取磁盘存储器物理块的大小（512字节）的整数倍。
页式虚拟存储器的缺陷重要有两个：
程序的模块化性能不好。由于顾客程序是强制按照固定大小的页来划分的，而程序段的实际长度一般是不固定的。因此，页式虚拟存储器中一页一般不能表达一种完整的程序功能。
页表很长，需要占用很大的存储空间。一般，虚拟存储器中的每一页在页表中都需要占用一种存储字。
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计算机系统构造
(3)段页式管理(P153)。
它把上述两种管理方式结合起来，首先将整个文献分段，然后在各段内分页，因此有一种段表和若干个页表。
其虚实变换算法是先查段表，查出该段的页表起始地址再查对应的页表(P154)。
段页式管理的重要缺陷是多查一次表，虚实变换费时较多，占用空间也较大。
由于段页式管理措施的最小调度单位仍是页，或者说它是分段之后的分页管理，为了论述简单，下面的分析还是以页式管理为模型。
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计算机系统构造