操作系统原理及应用（Windows Server 2003） -王红 OS03存储管理.ppt

第六章 存储管理 第5章 存储管理 计算机系统中的存储器可以分为两种：内存储器和辅助存储器。前者可被CPU直接访问，后者不能。辅助存储器与CPU之间只能够在输入输出控制系统的管理下，进行信息交换。 既然内存储器可被CPU直接访问，因此它是计算机系统中的一种极为重要的资源。在操作系统中，把管理内存储器的部分称为“存储管理”。能否合理地使用内存，会在很大程度上影响到整个计算机系统的性能。 本章将要介绍两个重要概念 一是“地址重定位”。在多道程序设计环境下，用户无法事先约定各自占用内存的哪个区域，也不知道自己的程序会放在内存的什么位置，但程序地址如果不反映其真实的存储位置，就不可能得到正确的执行。所以在存储管理中，必须解决地址的重定位问题。 二是“虚拟存储”。曾经有人说过：“存储器有多大，程序就会有多大”。因此，在计算机系统中，虽然内存的容量随着硬件的发展得到了很大的扩充，但仍然无法满足实际的需要，必须打破“程序只有全部在内存，才能得以运行”的限制。为此，通过“虚拟存储”这一技术手段，可以达到不用真正扩充内存而“扩充”内存的目的。 第5章 存储管理 5.1 主存管理概述 5.2 连续分配存贮管理 5.3 覆盖技术与交换技术 5.4 分页存储管理 5.5 分段存储管理 5.6 段页式存储管理 5.1 存储器管理概述 5.1.1 存储器管理的主要任务 5.1.2 存储器管理的主要功能 5.1.3 程序的装入与链接 5.1.4 存储管理方式 5.1.1 存储器管理的主要任务 存储管理的主要任务是尽可能方便用户和提高主存储器的使用效率，使主存储器在成本、速度和规模之间获得较好的权衡。 5.1.2 主存管理的功能 地址映射 主存分配与回收 存储保护 主存扩充(虚拟内存) 地址映射(地址重定位) 内存的每个存储单元都有一个编号，这种编号称为内存地址（或称为物理地址，绝对地址）。 内存地址的集合称为内存空间（或物理地址空间）。 要求用户用内存地址编程是非常困难的，尤其是在多道程序设计的环境中。 用户编程所用的地址称为逻辑地址（或程序地址，或虚地址），由逻辑地址组成的空间称为逻辑地址空间（或程序地址空间）。 地址映射的方式 我们把用户程序装入内存时对有关指令的地址部分的修改定义为从程序地址到内存地址的地址映射，或称为地址重定位。 地址映射的方式： 1、静态地址映射 2、动态地址映射 1、静态地址映射 程序被装入内存时由操作系统的连接装入程序完成程序的逻辑地址到内存地址的转换。 映射方法 假定程序装入内存的首地址为BR，程序地址为VR，内存地址为MR，则地址映射按下式进行：MR=BR+VR 。 例如，程序装入内存的首地址为1000，则装配程序就按MR=1000+VR对程序中所有地址部分进行修改，修改后指令Load A，200就变为Load A，1200 优缺点 优点：不需要硬件的支持。 缺点：程序必须占用连续的内存空间；一旦程序装入后不能移动。 2、动态地址映射 动态地址重定位是在程序执行的过程中，每次访问内存之前，将要访问的程序地址转换为内存地址。一般来说这种转换是由专门的硬件机构来完成的。 映射方法 最简单的硬件机构是重定位寄存器。 在地址重定位机构中，有一个基地址寄存器BR和一个程序地址寄存器VR，一个内存地址寄存器MR。 地址映射的具体过程 程序装入内存后，它所占用的内存区的首地址由系统送入基地址寄存器BR中。 在程序执行的过程中，若要访问内存，将访问的逻辑地址送入VR中。 地址转换机构把VR和BR中的内容相加，并将结果送入MR中，作为实际访问的地址。 动态地址映射的优缺点 优点： 程序占用的内存空间是动态可变的，当程序从某个存储区移到另一个区域时，只需要修改相应的寄存器BR的内容即可。 一个程序不一定要求占用一个连续的内存空间。 可以部分地装入程序运行。 便于多个进程共享同一个程序的代码。 动态地址重定位的代价： 需要硬件的支持。 实现存储管理的软件算法较为复杂。 主存分配与回收 要完成内存的分配和回收工作，要求设计者选择和确定以下几种策略和结构： 调入策略 放置策略 置换策略 分配结构 调入策略 用户程序在何时调入内存的策略。 目前有请调和预调两种 放置策略 用户程序调入内存时，确定将其放置在何处的策略。 置换策略 当需要将某个用户程序调入内存而内存空间又不够时，就要确定哪个或哪些程序可以从内存中移走。 分配结构 分配结构是用来登记内存使用情况的数据结构。如空闲区表、空闲区队列等。 引起内存分配和回收的原因 进程的开始的结束。 进程运行的过程中，它所占用的内存也可能发生变化。如栈的变化。 进程映像在内存和外存之间传递。由于内存有限，系统中不可能容纳