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第二章 z/OS 操作系統的功能概述

2.1 z/OS 的內存管理

與其它平臺不同的是，主機系統里，storage 指的是內存的概念，而不是磁盤的概念。

主機系統的磁盤的概念用 DASD 來表示，即直接訪問存儲設備。

從 370-XA 直到 ESA/390 系統架構，處理器內存由中央存儲(central storage )和擴展

存儲(expanded storage )組成。而在z/OS 系統架構里，不再有擴展存儲的概念，如圖 2-1

所示。

圖 2-1 主機內存結構

中央存儲(Central Storage )：也稱作主存(main storage )，是為系統提供對數據的直接

尋址、快速訪問的半導體存儲器。數據和程序都可以被裝入中央存儲。中央存儲的最大容量

受硬件和系統架構的限制。

輔助存儲(Auxiliary Storage )： 是放在直接訪問存儲設備(即 DASD )上的，用于支

持如下一些基本的系統需求：

系統數據集(System data sets)

分頁數據集(Paging data sets) ，它包含所有虛擬存儲地址空間被頁換出(paged-out )

的部分。此外，輸出到虛擬I/O 設備的內容也可以存在分頁數據集中。

2.1.1 虛擬存儲結構

虛擬存儲是建立在主存——輔存體系上的存儲管理技術。它以程序訪問的局部性原則為

基礎，通過某種策略，把輔存中的信息分批調入主存，給用戶提供一個比實際容量大得多的

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

位價則接近于輔存，解決了速度、容量與成本之間的矛盾。

一個 z/OS 程序保存在虛存里，只有活動的那部分程序內容需要在處理的時候會被調入

實存。一個程序要運行時，系統首先把它調入虛存，并分成 4K 字節大小的頁。系統把一個

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程序的頁調入實存(中央存儲)來執行，不需要時再調出到輔助存儲。對程序員來講，整個

程序好像總是占住實存里連續的空間。實際上，一個程序不是所有的頁都必須同時在實存里。

而且，頁在實存里也不必占用連續的空間。

一個程序在虛存里執行，它的各部分必然會在實存和輔存之間移動。為了實現這種移動，

物理存儲被分成很多區域，每個區域大小相同并且擁有唯一訪問的地址。在實存中，這些區

域被稱為幀(frame )，在輔助存儲中，被稱為片(slot )。我們將在 2.1.6 節“幀，頁和片”

中進行更深入的討論。

頁地址被稱為虛擬地址。從程序進入系統開始直到執行結束，頁的虛擬地址都保持不變，

不管該頁是在實存中還是在輔助存儲中。每頁由很多稱為字節的單個空間組成，每個字節都

有唯一的虛擬地址。z/OS 用每頁的第一個字節標識該頁。

2.1.2 頁面調度

z/OS 使用地址表確定一個頁是在實存中還是在輔存中，并確定位置。要找到程序的一

個頁，z/OS 檢查地址表來查找該頁的虛擬地址，而不是搜索所有的物理存儲來查找該頁。

然后 z/OS 根據需要將該頁傳輸到實存或者輔存中。這種在輔存的片和實存的幀之間進行的

頁面的移動稱為頁面調度。頁面調度是理解 z/OS 中虛擬存儲使用的關鍵。

z/OS 的頁面調度對于用戶來說是透明的。在程序裝入時，不必將其全部讀入到內存，

而只需將當前需要執行的部分頁或段讀入到實存，就可讓程序開始執行。在程序執行過程中，

如果需執行的指令或訪問的數據尚未在實存(稱為缺頁)，則由處理器通知操作系統將相應

的頁調入到實存，然后繼續執行程序。另一方面，操作系統將實存中暫時不使用的頁調出保

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入的頁。

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

定一段時間內未被使用的頁在將來最近一段時間也不會被使用。

2.1.3 虛擬存儲地址

虛擬存儲看技術可以使系統看起來比實際擁有更大

總結

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