第四章 - 存储管理.ppt

第4章  存储管理 本章内容提要 地址空间与重定位 分区管理技术 分页技术 分段技术 虚拟存储概念 请求分页技术 内存块分配和抖动问题 段式虚拟存储器 Linux中的存储管理技术 4.1 地址空间与重定位 内存（Main Memory或Primary Memory或Real Memory）也称主存，是指CPU能直接存取指令和数据的存储器。 4.1.1 用户程序的地址空间 1．存储器的层次 2．用户程序的地址空间 ■主要处理阶段 编辑 编译 连接 装入 运行 ■有关概念 ●装入程序——其功能是将程序模块放入内存，并进行重定位。它通常与连接程序一起使用。 ●相对地址或逻辑地址 ●绝对地址或物理地址 ■程序装入内存的方式 ① 绝对装入方式 ② 可重定位装入方式 ③ 动态运行时装入方式 4.1.2 重定位概念 逻辑地址空间（简称地址空间） 由程序中逻辑地址组成的地址范围 内存空间（也称物理空间或绝对空间） 由内存中一系列存储单元所限定的地址范围 重定位 程序和数据装入内存时，需对目标程序中的地址进行修改。这种把逻辑地址转变为内存物理地址的过程称作重定位 重定位方式 静态重定位 动态重定位 1．静态重定位 目标程序装入内存时进行地址变换 2．动态重定位 程序执行期间进行重定位 4.1.3 对换技术 4.2 分区管理技术 4.2.1 分区法 分区分配是为支持多道程序运行而设计的一种最简单的存储管理方式。 1．固定分区法 分区个数固定不变，各个分区的大小固定不变，不同分区的大小可以不同 系统建立一张分区说明表。每个分区对应表中的一项。各表项包含每个分区的起始地址、分区大小以及状态（是否正被使用）。 ▲ 分区的申请和释放 固定分区法 2．动态分区法 ⑴ 分区的分配 各个分区是在相应进程要进入 内存时才建立的，使其大小恰 好适应进程的大小 动态分区法 ⑵数据结构 常用的数据结构形式有以下两种 ： ①空闲分区表 ②空闲分区链 使用链指针把所有的空闲分区链接成一条链 ⑶分配算法 ①最先适应算法（First-fit） 空闲表是按地址排列的（即空闲块地址小的，在表中的序号也小）。 ②最佳适应算法（Best-fit） 空闲表是以空闲分区的大小为序、按增量形式排列的，即小块在前，大块在后。 ③循环适应算法（Next-fit） 最先适应算法的变种。它不从空闲表的开头查找，而从上次找到的可用分区的下一个空闲分区开始查找，从中选择满足大小要求的第一个空闲分区。 ④最坏适应算法（Worst-fit） 空闲表是以空闲块的大小为序，且大块在前、小块在后。 ⑷ 硬件支持 通常用一对寄存器分别表示用户进程在内存空间的上界地址值和下界地址值。 这对寄存器是所有用户进程共用的 ⑸ 碎片 “碎片”或“零头”：内存中这种容量太小、无法利用的小分区 内部碎片：在一个分区内部出现的碎片（即被浪费的空间），如固定分区法会产生内部碎片。 外部碎片：在所有分区之外新增的碎片 ⑹ 分区分配的优缺点 ●主要优点：有利于多道程序设计，所需硬件支持很少，管理算法简单，易于实现。 ▲主要缺点：碎片问题严重，内存利用率低，不利于大作业运行，作业大小受内存总量限制。 4.2.2 可重定位分区分配 ■紧缩（或拼凑）——移动某些已分配区的内容，使所有进程的分区紧挨在一起，而把空闲区留在另一端。 ■可重定位分区法 动态重定位经常是用 硬件实现的。硬件支 持包括一对寄存器 紧缩时机 ●释放所占分区时 ●分配进程分区时 ■动态重定位的实现过程 动态重定位经常用硬件实现 硬件支持 基址寄存器 限长寄存器 ■可重定位分区法的优缺点 ●优点： 可以消除碎片，能够分配更多的分区，有助于多道程序设计，提高内存的利用率。 ▲缺点： ◎紧缩花费了大量CPU时间 ◎当进程大于整个空闲区时，仍要浪费一定的内存 ◎进程的存储区内可能放有从未使用的信息 ◎进程之间无法对信息共享 4.3 分页技术 4.3.1 分页的基本概念 ■分页存储管理的基本方法 ①逻辑空间分页——若干大小相等的页面 ②内存空间分块——又称内存块或页框，由硬件（系统）确定 ③逻辑地址表示 分页存储管理的基本概念 ⑥建立内存块表 整个系统有一个内存块表。每个内存块在内存块表中占一项，表明该块当前空闲还是已分出去了。 4.3.2 分页系统中的地址映射 4.3.3 页的共享和保护 页面共享 共享的方法是使这些相关进程的逻辑空间中的