(软考嵌入式系统设计师)之存储管理复习笔记.doc

本文主要探讨了嵌入式系统设计师考试中的关键知识点——存储管理。存储管理在嵌入式系统中起着至关重要的作用，它涉及到计算机系统的性能和效率。以下是详细的解析： 1. 存储器层次结构： 计算机的存储体系按照速度和容量形成了一个金字塔结构，包括CPU内部寄存器、高速缓存（L1、L2缓存）、主存储器（如RAM）和外部存储（如硬盘、闪存）。这一层次结构旨在平衡访问速度、容量和成本。 2. 高速缓存（Cache）工作原理： Cache利用程序执行的局部性原理提高访问速度。地址映射和地址变换是Cache工作的核心，包括直接映射、组相联映射和全相联映射三种方式，各有优缺点。常见的替换算法有轮转法和随机替换算法。Cache还分为统一Cache和独立的数据/指令Cache，以及写通Cache和写回Cache，读操作分配Cache和写操作分配Cache。 3. 存储管理单元（MMU）： MMU负责将逻辑地址转换为物理地址，实现内存映射，并控制存储器访问权限。页表是内存管理的关键，用于记录虚拟页到物理页的映射关系。地址转换后备缓冲器（TLB）是快速查找地址映射的高速缓存，减少页表查询的开销。 4. 内存保护： 内存保护通过MMU实现，防止应用程序越界访问和非法操作。它确保每个程序有自己的独立地址空间，并设定不同的访问权限。 5. 实模式与保护模式： - 实模式是一种简单的内存管理模式，没有地址映射，所有程序共享同一地址空间，操作系统与应用程序间无明确界限。实模式下的内存布局包括代码段、数据段、BSS段、堆空间和栈空间，主要关注堆空间的管理。 - 保护模式则需要MMU支持，提供独立的系统空间和用户空间，增强了安全性。每个进程有独立的地址空间，可以实现权限控制，防止非法访问。 理解这些存储管理概念对于嵌入式系统设计至关重要，因为它们直接影响系统的性能、稳定性和安全性。在准备嵌入式系统设计师考试时，考生需要深入掌握存储器层次结构、Cache机制、MMU的功能、内存保护策略以及实模式和保护模式的区别。这些知识点不仅在理论考试中常见，也是实际开发工作中解决性能问题和优化系统设计的基础。