OS第四章.ppt

Chapter4 存储器管理 §4.1 概 述 高速缓存Cache： 少量的、非常快速、昂贵、易变的 内存RAM： 若干兆字节、中等速度、中等价格、易变的 磁盘： 数百兆或数千兆字节、低速、价廉、不易变的 内 存 由存储单元（字节或字）组成的一维连续的地址空间，简称内存空间。用来存放当前正在运行程序的代码及数据，是程序中指令本身地址所指的、亦即程序计数器所指的存储器. 分为： 系统区：用于存放操作系统 用户区：用于装入并存放用户程序和数据 §4.1.1 OS对存储器的管理 由操作系统协调这些存储器的使用 重要性： 直接存取要求内存速度尽量快到与CPU取指速度相匹配，大到能装下当前运行的程序与数据，否则CPU执行速度就会受到内存速度和容量的影响而得不到充分发挥 存储管理的目的 充分利用内存，为多道程序并发执行提供存储基础 尽可能方便用户使用 自动装入用户程序 用户程序中不必考虑硬件细节 系统能够解决程序空间比实际内存空间大的问题 存储管理的目的(续) 程序在执行时可以动态伸缩 内存存取速度快 存储保护与安全 共享与通信 了解有关资源的使用状况 实现的性能和代价 存储管理的任务 存储分配 这是存储管理要研究的主要内容。 地址映射 研究各种地址变换机构，以及静态和动态重定位方法。 存储保护 研究如何确保每道程序都在自己的内存空间运行，互不干扰(防止地址越界)；研究如何保护各程序区中的信息不被破坏和偷窃(防止操作越权)。 内存扩充 内存扩充研究如何从逻辑上扩充内存，而不是从物理上扩充内存。 §4.1.2 存储管理的分类 连续分配方式 离散分配方式 虚拟存储管理系统 连续分配方式 连续分配方式是指系统为一个用户程序分配一个连续的存储空间。这种分配方式曾被广泛应用于20世纪60-70年代的操作系统中. 单一连续分配方式。 将内存划分成系统区和用户区两个分区，用户区仅被一个用户所独占。例如，MS DOS。 分区式分配方式。 固定分区式 将内存的用户区预先划分成若干个固定大小的区域，每个区域中驻留一道程序 可变分区式 每个分区的大小不固定，分区数目也不固定 离散分配方式 为进一步提高内存的利用率，引入了离散分配方式。它将一个用户程序离散地分配到内存中的多个互不邻接的区域。离散分配方式有以下三种： 分页存储管理方式 分段存储管理方式 段页式存储管理方式 虚拟存储管理方式 为进一步提高内存的利用率，实现从逻辑上扩充内存的功能，引入了虚拟存储管理系统。虚拟存储管理系统有三种： 请求分页系统 请求分段系统 请求段页系统 §4.1.4 地址重定位 地址映射（地址重定位，地址变换） 逻辑地址（相对地址，虚地址） 物理地址（绝对地址，实地址） 地址映射 地址重定位(续2) 逻辑地址（相对地址，虚地址） 源程序经过汇编或编译后，形成目标程序，每个目标程序都是以0为基址顺序进行编址的，原来用符号名访问的单元用具体的数据--单元号取代。 这样生成的目标程序占据一定的地址空间，称为作业的逻辑地址空间，简称逻辑空间。在逻辑空间中每条指令的地址和指令中要访问的操作数地址统称为逻辑地址。 地址重定位(续3) 物理地址（绝对地址，实地址） 内存是由若干个存储单元组成的，每个存储单元有一个编号，这种编号可唯一标识一个存储单元，称为内存地址（或物理地址）。 地址映射 为保证CPU执行指令时可正确访问存储单元，需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，这一过程称为地址映射。 地址重定位(续5) 静态地址重定位 静态地址重定位是在程序执行之前由操作系统的重定位装入程序完成的。 动态地址重定位 动态地址重定位是在程序执行期间进行。 可重定位装入方式 §4.2 连续分配方式 广泛应用于20世纪60-70年代的OS中，它至今仍在内存分配方式中占有一席之地．又可把连续分配方式进一步分为: 单一连续分配 固定分区分配 动态分区分配 动态重定位分区分配 连续分配管理★★ 固定分区分配 动态分区分配 分区由OS划分 分区由程序的执行自然形成 分区大小固定 大小不固定，动态分配回收 有块内剩余 有块外碎片 不利于大程序 有空间就可以执行大程序 §4.2.1 单一连续分配 只能用于单用户、单任务的操作系统中。采用这种存储管理方式时，可把内存分为系统区和用户区两部分. 系统区仅提供给OS使用，通常是放在内存的低址部分