操作系统存储管理技术探讨：快表与虚拟存储器

关于快表的讨论-操作系统第四章 在操作系统中，存储器管理是一项重要的任务。为了提高存储器的利用率和多道程序的运行效率，操作系统需要对存储器进行管理。在这里，我们讨论了快表的概念和实现。 快表（Translation Lookaside Buffer，TLB）是 Cache 中的一种特殊 Cache，用于存储最近访问的页表项。由于成本关系，快表的大小通常很小，仅能存放 16~512 个页表项。这对中小作业来说，已经足够把全部页表放在其中。但对大型作业，只能放一部分。因此，配置快表的效果决定于快表访问时的命中率。 快表的命中率对系统的性能有很大的影响。假设检索快表时间为 20 ns，访问内存为 100 ns。如果能在快表中检索到 CPU 给出的页号，则 CPU 存取一个数据共需 120 ns。否则，总需 220 ns 的时间。下表显示了访问联想存储器时的命中率分别为 0%、50%、80%、90% 和 98% 时的有效访问时间： | 命中率 | 有效访问时间 | | --- | --- | | 0% | 220 ns | | 50% | 170 ns | | 80% | 140 ns | | 90% | 130 ns | | 98% | 122 ns | 从表中可以看到，快表的命中率对系统的性能有很大的影响。为了提高快表的命中率，操作系统可以使用不同的页表管理算法和 Cache 替换策略。 在操作系统中，存储器管理的主要功能包括： * 存储器的分配和回收 * 地址变换 * “扩充”内存容量 * 存储共享和保护 为了实现这些功能，操作系统使用了不同的存储管理机制，例如页表、段表和 Cache。 在第四章中，我们讨论了存储器管理的基本概念，包括存储体系、程序的链接和装入、连续分配方式、基本分页存储管理方式、基本分段存储管理方式、虚拟存储器的基本概念、请求分页存储管理方式、页面置换算法和请求分段存储管理方式。 存储管理的主要目标是为了提供一个良好的环境，使多道程序能够高效率地运行。为了实现这个目标，操作系统需要对存储器进行管理，包括存储器的分配和回收、地址变换、内存的“扩充”和存储共享和保护。 在存储管理中，页表管理是一个非常重要的部分。页表是操作系统中的一种数据结构，用于存储进程的虚拟地址空间和物理地址空间之间的映射关系。为了提高页表的访问速度，操作系统使用了 Cache 和快表。 Cache 是一种高速缓冲存储器，用于存储最近访问的数据。快表是 Cache 中的一种特殊 Cache，用于存储最近访问的页表项。通过使用 Cache 和快表，操作系统可以提高存储器的访问速度，提高系统的性能。 存储管理是操作系统中的一项非常重要的任务。通过对存储器的管理，操作系统可以提高系统的性能，提供一个良好的环境，使多道程序能够高效率地运行。