2011年计算机软件水平考试嵌入式系统设计师辅导笔记(9)

分为大小相同的块，称为逻辑页面。当一个用户程序被装入内存时，不是以整个程序为单位，把它存放在一整块连续的区域，而是以页面为单位来进行分配的。对于一个大小为N 的页面程序，需要有N 个空闲的物理页面来把它装载。这些物理页面不一定是要连续的。 在页式存储管理中需要解决三个问题：数据结构、内存分配与回收、地址映射。 数据结构有两个：页表和物理页面表。

A. 页表：给出了任务逻辑页面号和内存中物理页面号之间的对应关系。 B. 物理页面表：描述内存空间中，各个物理页面的使用情况。

具体的例子请参考《教程》317页(博客中画不了图，有兴趣自己看)。 内存的分配过程：

A. 对于一个新来的任务，计算它所需要的页面数N，然后查看位示图，看是否还有N 个空闲的物理页面。

B. 如果有足够的空闲物理页面，就去申请一个页表，其长度为N，并把页表的起始地址填入到该任务的控制块中。

C. 分配N 个空闲的物理页面，把他们的变换填到页表中，建立逻辑页面与物理页面直接的对应关系。

D. 修改位示图，对刚刚被占用的那些物理页面进行标记。 地址映射的基本思路：

A. 逻辑地址分析：对逻辑地址，找到它所在的逻辑页面，以及它在页面内的偏移地址。 B. 页表查找：根据逻辑页面号，从页表中找出它对应的物理页面号。 C. 物理地址合成：根据物理页面号和页内偏移地址，最终确定物理地址。 逻辑地址分析：

页面的大小都是2的整数次幂。对于给定的一个逻辑地址，可以直接把它的高位部分作为逻辑页面号，把它的低位部分作为页内偏移地址。例如，假设页面的大小是4KB，即2的12次幂，逻辑地址为32为，那么在一个逻辑地址当中，最低12位为页内偏移地址，而剩下的20位就是逻辑页面号。 计算方法：

逻辑页面号=逻辑地址/页面大小 页内偏移量=逻辑地址%页面大小 页表查找：

页表作为操作系统的一个数据结构，通常保存在内核的地址空间中。

页表基地址寄存器用来指向页表的起始地址;页表长度寄存器用来指示页表的大小，即对于当前任务，它总共包含有多少个页面。 物理地址合成：

假设物理页面号为f，页内偏移地址为offset，每个页面大小为2n，那么相应的物理地址为：f×2n+offset。 9、虚拟存储管理

程序局部性原理：时间局限性和空间局限性。

虚拟页式存储管理：在页式管理的基础上，增加了请求调页和页面置换的功能。 基本思路：当一个用户程序需要调入内存去运行时，不是将这个程序的所有页面都装入内存，而是只装载部分的页面，就可以启动这个程序运行。在运行过程中，如果发现要执行的指令或者访问的数据不在内存当中，就向系统发出缺页中断请求，然后系统在处理这个中断请求时，就会将保存在外存中的相应页面调入内存，从而使该程序能继续运行。

在虚拟页式存储管理中，页表包含：逻辑页面号、物理页面号、驻留位、保护位、修改位和访问位。

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常用的页面置换算法：

A. 最优页面置换算法：理想化算法。

B. 最近最久未使用算法：链表法和栈方法。寻找长时间没有被访问的页面。 C. 最不常用算法：每个页面设置一个访问计数器。 D. 先进先出算法：性能比较差。

E. 时钟页面置换算法：把页面组成环形链表，类似时钟面。

一般来说，当一个任务刚刚启动的时候，它会不断去访问一些新的页面，然后逐步建立一个比较稳定的工作集。工作集是指当前任务正在使用的逻辑页面的集合。如果分配给一个任务的物理页面数太少，不能包含整个的工作集，任务将会造成很多缺页中断，需要频繁地进行页面置换，这种现象称为“抖动”。

（五）

1. Flash存储器

(1)Flash 存储器是一种非易失性存储器，根据结构的不同可以将其分为NOR Flash 和NAND Flash 两种。

(2)Flash存储器的特点：

A、区块结构：在物理上分成若干个区块，区块之间相互独立。

B、先擦后写：Flash 的写操作只能将数据位从1写成0，不能从0写成1，所以在对存储器进行写入之前必须先执行擦除操作，将预写入的数据位初始化为1。擦除操作的最小单位是一个区块，而不是单个字节。

C、操作指令：执行写操作，它必须输入一串特殊指令(NOR Flash)或者完成一段时序(NAND Flash)才能将数据写入。

D、位反转：由于Flash 的固有特性，在读写过程中偶尔会产生一位或几位的数据错误。位反转无法避免，只能通过其他手段对结果进行事后处理。

E、坏块：区块一旦损坏，将无法进行修复。对已损坏的区块操作其结果不可预测。 (3)NOR Flash的特点：

应用程序可以直接在闪存内运行，不需要再把代码读到系统RAM 中运行。NOR Flash 的传输效率很高，在1MB~4MB 的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。 (4)NAND Flash的特点

能够提高极高的密度单元，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快，这也是为何所有的U盘都使用NAND Flash 作为存储介质的原因。应用NAND Flash 的困难在于闪存需要特殊的系统接口。

(5)NOR Flash 与NAND Flash 的区别：

A、NOR Flash 的读速度比NAND Flash 稍快一些。 B、NAND Flash 的擦除和写入速度比NOR Flash 快很多

C、NAND Flash 的随机读取能力差，适合大量数据的连续读取。

D、NOR Flash 带有SRAM 接口，有足够的地址引进来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节。NAND Flash 的地址、数据和命令共用8位总线(有写公司的产品使用16位)，每次读写都要使用复杂的I/O 接口串行地存取数据。 E、NOR Flash 的容量一般较小，通常在1MB~8MB 之间;NAND Flash 只用在8MB 以上的产品中。 …… 此处隐藏：739字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……