第五章存储管理1讲解.ppt

第五章 存储管理 存储管理的功能 存储管理 存储器是计算机系统的重要资源之一，存储器由内存和外存组成。 存储管理是指存储器资源（主要指内存并涉及外存）的管理。 存储管理目的：对主存（内存）空间的用户区进行管理，方便用户使用，提高内存空间利用率 存储管理任务：哪些内存在使用，哪些内存是空闲的；在进程需要时分配存储空间，使用完毕后释放空间；在内存无法装入所有进程时，它管理内存和外存间的交换 存储管理 存储管理的功能 1）实现虚拟存储器（内存空间的扩充） 内存：速度快，容量小，价格贵 外存：速度慢，容量大，价格便宜 当内存容量不足时，操作系统采取措施，在不改变实际内存容量的前提下，借助大容量外存解决内存不够用问题 程序+数据+堆栈可用物理内存 存储管理的功能 由操作系统把程序当前使用的那些部分保存在内存中，其他保存在磁盘上 注意：虚拟存储管理把内存、外存统一起来管理，给用户造成一种好象系统有一巨大内存供用户使用的假象 存储管理的功能 对于一部分数据和程序段在内存而另一部分在外存的进程如何安排地址？ 存储管理的功能 用户使用高级程序设计语言编写出源程序 通过编译程序的加工，产生出相对于“0”编址的目标程序 将同一应用问题的多个目标程序连同系统库函数等一起，经过链接装配，产生出一个相对于“0”编址的、更大的地址空间。 把用户程序指令中的相对地址变为所在绝对地址空间中的绝对地址 存储管理的功能 逻辑地址(相对地址)：用户程序中每条指令的相对地址。 其首地址为0，其余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（内存地址，绝对地址，实地址） ：程序调入内存后在内存中分配的存储单元的地址。 内存中存储单元的地址。 可直接寻址。 存储管理的功能 存储管理的功能 存储管理的功能 虚拟存储器是指将进程中的目标代码、数据等组成的虚拟空间。具有自动请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储系统。 虚拟存储器的容量与主存大小无直接关系，而受限于计算机的地址结构及可用的辅助存储器的容量。 虚拟存储器不是物理存在的。 存储管理的功能 2）进行地址变换（转换） 存储管理必须配合硬件进行地址转换工作，把用户使用的逻辑地址转化成处理器能访问的物理地址 地址重定位（地址映射）：将用户程序中的虚拟地址转换为运行时由机器直接寻址的内存地址，这种地址转换称为~。 存储管理的功能 地址映射（地址重定位、地址转换）：将程序地址空间中使用的逻辑地址变换成内存中的物理地址的过程。 存储管理的功能 地址映射的功能就是要建立虚实地址的对应关系，实现地址映射有两种方式： 静态地址重定位：作业装入时进行重定位 （软件实现） 动态地址重定位：程序动态执行时进行重定位 （硬件完成） 存储管理的功能 实现地址映射的方法： 1）静态地址重定位： 在程序执行之前由装配程序完成地址映射 物理地址=虚拟地址+本程序在内存中的起始地址 存储管理的功能 静态地址重定位 存储管理的功能 静态地址重定位： 注意：只完成一个首地址不同的连续地址变换 优点：不需要硬件支持 缺点： A）将程序一旦装入内存后不能再移动，并且必须全部装入； B）必须占用连续的内存空间 存储管理的功能 2）动态地址重定位： 在程序执行过程中，在CPU访问内存之前，将要访问的虚拟地址转化为内存地址 MA=(BR)+(VR) MA为内存地址， BR为基地址寄存器， VR为虚地址寄存器 存储管理的功能 动态地址重定位 存储管理的功能 动态地址重定位： 优点： A）可对内存进行非连续分配，同一进程的各分散程序段对应BR不同 B）提供了实现虚拟存储器的基础 C）有利于程序段共享 缺点：需要硬件支持（BR，VR） 存储管理的功能 3）控制内外存数据传输 在程序执行过程中，内存和外存之间要经常地交换数据，把即将执行的程序和数据段调入内存，而把那些处于等待状态的程序和数据段调出内存 存储管理的功能 控制内外存数据传输的方法： A）用户程序控制： ——覆盖技术：要求用户了解程序结构，指定各程序段调入内存的先后次序 B）操作系统控制： ——交换技术：把内存中处于等待状态的进程换出，把外存中处于就绪状态的进程换入 ——请求式调入方式：要访问的不在内存中，操作系统自动从外存调入 ——预调入方式：由操作系统预测将要访问的，在访问之前调入 存储管理的功能 4）进行内存的分配和回收 存储管理模块要为运行进程的程序和数据分配内存空间，并在不需要时回收它们占据的空间 系统会建立一张“内存空间表”记录内存空间的分配情况 存储管理的功能 为了有效合理地利用内存，必须考虑： A）分配结构：登