第20講windows存儲(chǔ)、文件、設(shè)備管理(文件)
【正文】 , 而只需將當(dāng)前需要執(zhí)行的一部分頁(yè)讀入內(nèi)存 , 就可以讓程序開(kāi)始執(zhí) 行。 ? 虛擬存儲(chǔ)器的基礎(chǔ)是局部性原理，是指程序在執(zhí)行過(guò)程中的一個(gè)較短時(shí)期內(nèi) , 所執(zhí)行的指令地址和操作數(shù)的地址分別局限于一定區(qū)域內(nèi)。與覆蓋 技術(shù)比較 , 虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是不影響編程時(shí)的程序結(jié)構(gòu) , 不增加程序員的額外負(fù) 擔(dān) , 也就是說(shuō)虛擬存儲(chǔ)器對(duì)程序員是透明的。它主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成。 ? 虛擬地址空間布局與地址轉(zhuǎn)換機(jī)制 ? 1. 虛擬地址空間的布局結(jié)構(gòu) ? 對(duì)于 x86 系統(tǒng)的 32 位 Windows 操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō) , 虛擬地址空間為 4 GB 。在 WindowsXP 中 , 系統(tǒng)地址空間 (2 GB) ? 2. 地址轉(zhuǎn)換機(jī)制 ? 應(yīng)用程序以 32 位虛擬地址方式編址 CPU 利用內(nèi)存管理器創(chuàng)建和維護(hù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 頁(yè) ? 表 (page table) , 將虛擬地址轉(zhuǎn)換為物理地址。 ? (2) 內(nèi)存映射文件 ? 內(nèi)存映射文件的基本思想是 : 在虛擬地址空間中保留一段地址空間 , 并把目標(biāo)文件的全部或部分映射到這個(gè)空間中 , 使用戶可以以訪問(wèn)內(nèi)存的方式直接操作文件中的數(shù)據(jù)。堆的優(yōu)點(diǎn)是可以不考慮其分配的區(qū)域位置和大小 , 使程序集中 精力處理任務(wù)。操作系統(tǒng)中與文件和目錄操作相關(guān)的子系統(tǒng)稱(chēng)為文件管理系統(tǒng)。 ? 安裝應(yīng)用程序 , 未指定位置 , 安裝在該文件夾 ? Common Files 子文件夾用于存儲(chǔ)應(yīng)用程序公用的庫(kù)文件。扇區(qū)大小是由硬件決定的 , 大多數(shù) ? (3) 簇 ( cluster) 是許多文件系統(tǒng)使用的可尋址數(shù)據(jù)塊 , 磁盤(pán)空間的分配通常以簇為基本單位。 ? 硬盤(pán)的第一個(gè)扇區(qū) ( 第 0 面、第 0 磁道上的第 1 個(gè)扇區(qū) ) 稱(chēng)為分區(qū)扇區(qū) , 該扇區(qū)中存儲(chǔ)有 一小段啟動(dòng)程序和一張分區(qū)表。 使用某種文件系統(tǒng)將一個(gè)分區(qū)進(jìn)行格式化就形成一個(gè)簡(jiǎn)單卷 , 它描述了單個(gè)分區(qū)中的扇區(qū) , 文件系統(tǒng)驅(qū) 動(dòng)程序?qū)⑺鳛橐粋€(gè)單元來(lái)管理。 ? (6) 基本盤(pán)與動(dòng)態(tài)盤(pán) ? 基本盤(pán)是一種可由 MSDOS 和所有基于 Windows 操作系統(tǒng)訪問(wèn)的物理磁盤(pán) , 這是 PC 中最常見(jiàn)的磁盤(pán)類(lèi)型 。 ? 3. FAT12 與 FAT16 文件系統(tǒng) ? 每一種 FAT 格式的名稱(chēng)都包含一個(gè)數(shù)字 (12 、 16 或 32) , 該數(shù)字指明了用于標(biāo)識(shí)磁盤(pán)上 ? 4. FAT32 文件系統(tǒng) ? FAT32 是對(duì) FAT16 文件系統(tǒng)的增強(qiáng)。 ? Windows 設(shè)備管理 ? 設(shè)備管理程序負(fù)責(zé)組織和管理系統(tǒng)中的各種輸入 / 輸出設(shè)備 , 有效地處理用戶 ( 程序 ) 對(duì)這 些設(shè)備的使用請(qǐng)求 , 完成實(shí)際的輸入 / 輸出操作 , 所以設(shè)備管理程序也稱(chēng)為 I/O 控制或 I/O 系統(tǒng)。 ? FAT32 比 FAT16 有更高的簇編號(hào) , 這使得它能夠更加有效地管理磁盤(pán)。 ? FAT 文件系統(tǒng) ? 采用文件分配表 (file allocation table , FAT) 進(jìn)行磁盤(pán)空間的管理 , 這一類(lèi)文件系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為 FAT 文件系統(tǒng)。 使用某種文件系統(tǒng)將一個(gè)分區(qū)進(jìn)行格式化就形成一個(gè)簡(jiǎn)單卷 , 它描述了單個(gè)分區(qū)中的扇區(qū) , 文件系統(tǒng)驅(qū) 動(dòng)程序?qū)⑺鳛橐粋€(gè)單元來(lái)管理。在 PC 啟動(dòng)時(shí) , BIOS 會(huì)讀取分區(qū)扇區(qū) , 然后由分區(qū)扇區(qū)中的啟動(dòng)程序 轉(zhuǎn)入活動(dòng)分區(qū)中的引導(dǎo)扇區(qū)來(lái)運(yùn)行引導(dǎo)程序。 ? (4) 分區(qū) ? 分區(qū) ( partition) 是硬盤(pán)上一組連續(xù)扇區(qū)的集合。此外 , 它還具有如下幾個(gè)功能 : 提高文件的 檢索速度 , 允許文件在不同的目錄中使用相同的名字 , 允許多個(gè)用戶共享一個(gè) ( 組 ) 文件。 ? 為了方便使用 ,每個(gè)文件都有一個(gè)自己的名字 ? 早期的 DOS 系統(tǒng)及 Windows 95 以前的版本中 , 使用 命名規(guī)則 , 即規(guī)定文件名為 8 個(gè) 字符 , 外加句點(diǎn)和 3 個(gè)字符的擴(kuò)展名。 ? 計(jì)算機(jī)中的程序和數(shù)據(jù)通常都以文件的形式存放在磁盤(pán)或其他外存儲(chǔ)器上 , 用戶或程序必 須通過(guò)文件操作才能使用它們 。 ? 進(jìn)程初始化時(shí)系統(tǒng)在進(jìn)程的地址空間中創(chuàng)建一個(gè)默認(rèn)堆 ( 位于私有地址空間中 ) , 默認(rèn)堆 的大小通常是 1 MB, 如果需要它會(huì)自動(dòng)擴(kuò)大 , Win32 的應(yīng)用程序和一些需要分配臨時(shí)內(nèi)存塊 的 Win32 函數(shù)將使用這個(gè)默認(rèn)堆。 ? 1. 用戶空間內(nèi)存分配 ? Windows API 有 3 組函數(shù)可用來(lái)管理應(yīng)用程序中的內(nèi)存 : 頁(yè)面粒度的虛擬內(nèi)存函數(shù)、內(nèi)存映射文件函數(shù)和堆函數(shù)。進(jìn)程內(nèi) 的線程永遠(yuǎn)不能訪問(wèn)此私有地址空間以外的虛擬地址 ,除非它們映射到共享內(nèi)存區(qū) , 以及 (或者 ) 通過(guò)跨進(jìn) 程的內(nèi)存函數(shù)以允許訪問(wèn)另一個(gè)進(jìn)程的地址空間。這些服務(wù)中的大多數(shù)以 Windows API 或核心模式的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口形式出現(xiàn)。 ? 二是當(dāng)內(nèi)存被過(guò)度提交 ( 指運(yùn)行線程試圖使用比當(dāng)前 可用內(nèi)存更多的物理內(nèi)存 ) 時(shí) , 將內(nèi)存中的某些內(nèi)容轉(zhuǎn)移到磁盤(pán)上 ( 即頁(yè)面文件中 ) , 并且在 以后需要這些內(nèi)容時(shí)再將其讀回到內(nèi)存中。 二是空間局部性 , 即當(dāng)前指令和鄰近的幾條指令、 當(dāng)前訪問(wèn)的數(shù)據(jù)和鄰近的數(shù)據(jù)都集中在一個(gè)較小區(qū)域內(nèi)。 ? 另一方面 , 操作系統(tǒng)也將內(nèi) 存中暫時(shí)不使用的頁(yè)調(diào)出 , 保存在外存上 , 從而騰出空間存放將要裝入的程序以及將要調(diào)人的 頁(yè)。 ? 3. 虛擬存儲(chǔ)器 ? 隨著計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展 , 雖然 PC 的內(nèi)存配置越來(lái)越高但由于在系統(tǒng)中并發(fā)運(yùn)行的程序越來(lái)越多且單個(gè)程序也越來(lái)越大 , 有限的內(nèi)存總是不能滿足系統(tǒng)的要求。 ? 所謂頁(yè)式存儲(chǔ)管理 , 就是將程序的邏輯地址空間劃分為固定大小的頁(yè) (page) , 而物理內(nèi) 存也劃分為同樣大小的頁(yè)幀 ( page frame) 。為此引入了邏輯地址的概念 , 使程
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