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文档简介

1、计算机操作系统3 存储管理 3.1 存储管理基础3.1.4 存储管理的硬件支撑存储器的组织层次容量更小速度更快L 0: 寄存器Cache: 高速缓存SRAM: 静态随机存储器价格更高(单位字节)容量更大L 1:L2:L 3:L 4:L 5:L1 Cache( SRAM )L 2 Cache( SRAM )L 3 Cache ( SRAM )主存( DRAM ) SSDDRAM: 动态随机存储器速度更慢价格更低(单位字节)L 6:L 7: (本地固态硬盘)本地外存储器(本地硬盘) 远程外存储器(分布式文件系统、Web服务器 )存储管理涉及的存储对象 存储管理是OS管理主存储器的软件部分 为获得更

2、好的处理性能,部分主存程序与数据(特别是关键性能数据)被调入Cache,存储管理需要对其进行管理, 甚至包括对联想存储器的管理 为获得更大的虚拟地址空间,存储管理需要对存放在硬盘、固态硬盘、甚至网络硬盘上的虚拟存储器文件进行管理高速缓存存储器(Cache) Cache是介于CPU和主存储器间的高速小容量存储器,由静态存储芯片SRAM 组成,容量较小但比主存DRAM技术更加昂贵而快速, 接近于CPU的速度 CPU往往需要重复读取同样的数据块, Cache的引入与缓存容量的增大,可以大幅提升CPU内部读取数据的命中率, 从而提高系统性能高速缓存存储器的构成 高速缓冲存储器通常由高速存储器、联想存储

3、器、地址转换部件、替换逻辑等组成 联想存储器:根据内容进行寻址的存储器 地址转换部件:通过联想存储器建立目录表以实现快速地址转换。命中时直接访问Cache;未命中时从内存读取放入Cache 替换部件:在缓存已满时按一定策略进行数据块替换,并修改地址转换部件高速缓存存储器的组织 由于CPU芯片面积和成本,Cache很小 根据成本控制,划分为L1、L2、L3三级高速缓存存储器的分级 L1 Cache:分为数据缓存和指令缓存; 内置;其成本最高,对CPU的性能影响最大;通常在32-256KB之间 L2 Cache:分内置和外置两种,后者性能低一些;通常在512KB-8M之间 L3 Cache:多为外置,在游戏和服务器领域有效;但对很多应用来说,总线改善比设置L3更加有利于提升系统性能地址转换/存储保护的硬件支撑逻辑地址比较相加物理地址基址寄存器限长寄存器进程i处理器越界中断存储管理与硬件支撑 鉴于程序执行与数据访问的局部性原理, 存储管理软件使用Cache可以大幅度提 升程序执行效率 动态重定位、存储保护等,若无硬件支撑在效率上是无

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