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第二章 z/OS 操作系統(tǒng)的功能概述

2.1 z/OS 的內(nèi)存管理

與其它平臺(tái)不同的是，主機(jī)系統(tǒng)里，storage 指的是內(nèi)存的概念，而不是磁盤(pán)的概念。

主機(jī)系統(tǒng)的磁盤(pán)的概念用 DASD 來(lái)表示，即直接訪問(wèn)存儲(chǔ)設(shè)備。

從 370-XA 直到 ESA/390 系統(tǒng)架構(gòu)，處理器內(nèi)存由中央存儲(chǔ)(central storage )和擴(kuò)展

存儲(chǔ)(expanded storage )組成。而在z/OS 系統(tǒng)架構(gòu)里，不再有擴(kuò)展存儲(chǔ)的概念，如圖 2-1

所示。

圖 2-1 主機(jī)內(nèi)存結(jié)構(gòu)

中央存儲(chǔ)(Central Storage )：也稱作主存(main storage )，是為系統(tǒng)提供對(duì)數(shù)據(jù)的直接

尋址、快速訪問(wèn)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)和程序都可以被裝入中央存儲(chǔ)。中央存儲(chǔ)的最大容量

受硬件和系統(tǒng)架構(gòu)的限制。

輔助存儲(chǔ)(Auxiliary Storage )： 是放在直接訪問(wèn)存儲(chǔ)設(shè)備(即 DASD )上的，用于支

持如下一些基本的系統(tǒng)需求：

系統(tǒng)數(shù)據(jù)集(System data sets)

分頁(yè)數(shù)據(jù)集(Paging data sets) ，它包含所有虛擬存儲(chǔ)地址空間被頁(yè)換出(paged-out )

的部分。此外，輸出到虛擬I/O 設(shè)備的內(nèi)容也可以存在分頁(yè)數(shù)據(jù)集中。

2.1.1 虛擬存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

虛擬存儲(chǔ)是建立在主存——輔存體系上的存儲(chǔ)管理技術(shù)。它以程序訪問(wèn)的局部性原則為

基礎(chǔ)，通過(guò)某種策略，把輔存中的信息分批調(diào)入主存，給用戶提供一個(gè)比實(shí)際容量大得多的

邏輯地址空間來(lái)訪問(wèn)主存。從 CPU 的角度看，主存—輔存層次的速度接近于主存，容量與

位價(jià)則接近于輔存，解決了速度、容量與成本之間的矛盾。

一個(gè) z/OS 程序保存在虛存里，只有活動(dòng)的那部分程序內(nèi)容需要在處理的時(shí)候會(huì)被調(diào)入

實(shí)存。一個(gè)程序要運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)首先把它調(diào)入虛存，并分成 4K 字節(jié)大小的頁(yè)。系統(tǒng)把一個(gè)

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程序的頁(yè)調(diào)入實(shí)存(中央存儲(chǔ))來(lái)執(zhí)行，不需要時(shí)再調(diào)出到輔助存儲(chǔ)。對(duì)程序員來(lái)講，整個(gè)

程序好像總是占住實(shí)存里連續(xù)的空間。實(shí)際上，一個(gè)程序不是所有的頁(yè)都必須同時(shí)在實(shí)存里。

而且，頁(yè)在實(shí)存里也不必占用連續(xù)的空間。

一個(gè)程序在虛存里執(zhí)行，它的各部分必然會(huì)在實(shí)存和輔存之間移動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)這種移動(dòng)，

物理存儲(chǔ)被分成很多區(qū)域，每個(gè)區(qū)域大小相同并且擁有唯一訪問(wèn)的地址。在實(shí)存中，這些區(qū)

域被稱為幀(frame )，在輔助存儲(chǔ)中，被稱為片(slot )。我們將在 2.1.6 節(jié)“幀，頁(yè)和片”

中進(jìn)行更深入的討論。

頁(yè)地址被稱為虛擬地址。從程序進(jìn)入系統(tǒng)開(kāi)始直到執(zhí)行結(jié)束，頁(yè)的虛擬地址都保持不變，

不管該頁(yè)是在實(shí)存中還是在輔助存儲(chǔ)中。每頁(yè)由很多稱為字節(jié)的單個(gè)空間組成，每個(gè)字節(jié)都

有唯一的虛擬地址。z/OS 用每頁(yè)的第一個(gè)字節(jié)標(biāo)識(shí)該頁(yè)。

2.1.2 頁(yè)面調(diào)度

z/OS 使用地址表確定一個(gè)頁(yè)是在實(shí)存中還是在輔存中，并確定位置。要找到程序的一

個(gè)頁(yè)，z/OS 檢查地址表來(lái)查找該頁(yè)的虛擬地址，而不是搜索所有的物理存儲(chǔ)來(lái)查找該頁(yè)。

然后 z/OS 根據(jù)需要將該頁(yè)傳輸?shù)綄?shí)存或者輔存中。這種在輔存的片和實(shí)存的幀之間進(jìn)行的

頁(yè)面的移動(dòng)稱為頁(yè)面調(diào)度。頁(yè)面調(diào)度是理解 z/OS 中虛擬存儲(chǔ)使用的關(guān)鍵。

z/OS 的頁(yè)面調(diào)度對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是透明的。在程序裝入時(shí)，不必將其全部讀入到內(nèi)存，

而只需將當(dāng)前需要執(zhí)行的部分頁(yè)或段讀入到實(shí)存，就可讓程序開(kāi)始執(zhí)行。在程序執(zhí)行過(guò)程中，

如果需執(zhí)行的指令或訪問(wèn)的數(shù)據(jù)尚未在實(shí)存(稱為缺頁(yè))，則由處理器通知操作系統(tǒng)將相應(yīng)

的頁(yè)調(diào)入到實(shí)存，然后繼續(xù)執(zhí)行程序。另一方面，操作系統(tǒng)將實(shí)存中暫時(shí)不使用的頁(yè)調(diào)出保

存在輔存上，從而騰出空間存放將要裝入的程序以及將要調(diào)入的頁(yè)。

為了選擇需要調(diào)出到輔存中的頁(yè)面，z/OS 采用最近最少使用(LRU )算法。即z/OS 假

定一段時(shí)間內(nèi)未被使用的頁(yè)在將來(lái)最近一段時(shí)間也不會(huì)被使用。

2.1.3 虛擬存儲(chǔ)地址

虛擬存儲(chǔ)看技術(shù)可以使系統(tǒng)看起來(lái)比實(shí)際擁有更大

總結(jié)

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