第五章 存储管理(1).ppt

第五章 存储管理 5.1 程序的装入和链接 5.2 连续分配存储管理 5.3 分区存储管理 5.4 覆盖和交换技术 5.5 页式和段式存储管理 5.1 程序的装入和链接 5.1.1 存储组织 5.1.2 存储管理的功能 5.1.3 重定位方法 5.1.1 存储组织 存储器的功能是保存数据，存储器的发展方向是高速、大容量和小体积。 内存在访问速度方面的发展：DRAM、SDRAM、SRAM等； 硬盘技术在大容量方面的发展：接口标准、存储密度等； 存储组织是指在存储技术和CPU寻址技术许可的范围内组织合理的存储结构。 其依据是访问速度匹配关系、容量要求和价格。 “寄存器-内存-外存”结构 “寄存器-缓存-内存-外存”结构； 微机中的存储层次组织： 访问速度越慢，容量越大，价格越便宜； 最佳状态应是各层次的存储器都处于均衡的繁忙状态（如：缓存命中率正好使主存读写保持繁忙）； 存储层次结构 快速缓存： Data Cache TLB(Translation Lookaside Buffer) 内存：DRAM, SDRAM等； 外存：软盘、硬盘、光盘、磁带等； 5.1.2 存储管理的功能 存储分配和回收：分配和回收算法及相应的数据结构。 地址变换： 可执行文件生成中的链接技术 程序加载(装入)时的重定位技术 进程运行时硬件和软件的地址变换技术和机构 存储共享和保护： 代码和数据共享 地址空间访问权限（读、写、执行） 存储器扩充：存储器的逻辑组织和物理组织； 由应用程序控制：覆盖； 由OS控制：交换（整个进程空间），虚拟存储的请求调入和预调入（部分进程空间） 5.1.3 重定位方法 重定位：在可执行文件装入时需要解决可执行文件中地址（虚拟空间中链接好的内容）和内存地址的对应。由操作系统中的装入程序loader来完成。 1. 逻辑地址、物理地址和地址映射（绝对装入） 逻辑地址（相对地址，虚地址）：用户的程序经过汇编或编译后形成目标代码，目标代码通常采用相对地址的形式。 其首地址为0，其余指令中的地址都相对于首地址来编址。 不能用逻辑地址在内存中读取信息。 物理地址（绝对地址，实地址）：内存中存储单元的地址。物理地址可直接寻址。 地址映射：将用户程序中的逻辑地址转换为运行时由机器直接寻址的物理地址。 当程序装入内存时, 操作系统要为该程序分配一个合适的内存空间，由于程序的逻辑地址与分配到内存物理地址不一致, 而CPU执行指令时，是按物理地址进行的，所以要进行地址转换。 2. 可重定位装入(relocatable loading) 优点：不需硬件支持，可以装入有限多道程序 缺点：一个程序通常需要占用连续的内存空间，程序装入内存后不能移动。不易实现共享。 3. 动态装入(dynamic run-time loading) 优点： OS可以将一个程序分散存放于不连续的内存空间，可以移动程序，有利用实现共享。 能够支持程序执行中产生的地址引用，如指针变量（而不仅是生成可执行文件时的地址引用）。 缺点：需要硬件支持（通常是CPU），OS实现较复杂。它是虚拟存储的基础。 5.2 单一连续区存储管理 内存分为两个区域：系统区，用户区。应用程序装入到用户区，可使用用户区全部空间。 最简单，适用于单用户、单任务的OS。 优点：易于管理。 缺点：对要求内存空间少的程序，造成内存浪费；程序全部装入，很少使用的程序部分也占用内存。 5.3 分区存储管理 5.3.1 原理 5.3.2 固定分区(fixed partitioning) 5.3.3 动态分区(dynamic partitioning) 5.3.4 分区分配算法 5.3.5 动态重定位分区分配 5.3.1 原理 把内存分为一些大小相等或不等的分区(partition)，每个应用进程占用一个或几个分区。操作系统占用其中一个分区。 特点：适用于多道程序系统和分时系统 支持多个程序并发执行 难以进行内存分区的共享。 问题：可能存在内碎片和外碎片。 内碎片：占用分区之内未被利用的空间 外碎片：占用分区之间难以利用的空闲分区（通常是小空闲分区）。 5.3.2 固定分区(fixed partitioning) 分区大小相等：只适合于多个相同程序的并发执行（处理多个类型相同的对象）。 分区大小不等：多个小分区、适量的中等分区、少量的大分区。根据程序的大小，分配当前空闲的、适当大小的分区。 优点：易于实现，开销小。 缺点： 内碎片造成浪费 分区总数固定，限制了并发执行的程序数目。 可以和覆盖、交换技术配合使用。 采用的数据结构：分区表－－记录分区的大小和使用情况 5.3.3 动态分区(dynamic partitioning) 动态创建分区：在装入程序时按其初始要求分配，或在其执行过程中通过系统调用进行分配或改变分区大