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第七章 实存管理技术 存储器是计算机最重要的资源之一，内存管理一直是操作系统最主要的功能之一。 内存容量一直是计算机硬件资源中最紧张的资源，特别在多道程序设计技术条件下，一方面要充分利用内存容量，另一方面必须保证多个程序在内存中互不干扰即保证内存安全。 存储器管理技术分实存管理和虚存管理。 基本的存储管理方法是分区法、覆盖技术、交换技术 、分页法、分段法、段页法。 第七章 实存管理技术 7.1 存储管理的基本概念 7.2 连续分配存储管理方式 7.3 离散分配存储管理方式 7.4 交换技术 7.5 覆盖技术 7.1 存储管理的基本概念 7.1.1 存储管理要解决的问题 7.1.2 存储管理的分类 7.1.3 地址映射（重定位） 7.1.1 存储管理要解决的问题 早期计算机系统中，内存是最紧张的资源之一。为了在小内存中运行大程序，人们先发明了覆盖技术。当发明虚存管理技术后，才真正解决了在小内存中运行大程序的问题。 为了有效管理计算机内存资源，操作系统的存储管理要具备以下功能： 1. 内存空间分配与回收 根据某种分配方式，遵循某种分配算法，为进程分配内存，当进程结束时再回收内存。 2. 地址映射 设计地址变换机构，静态和动态地址变换的方法。 3. 内存保护 怎样让内存中各个进程互不干扰，怎样保证内存中程序、数据的安全。 4. 内存扩充 怎样从逻辑上扩充内存。这属于虚存管理的范畴。 7.1.2 存储管理的分类 从分配方式上按进程在内存中是否连续，可以把存储管理分成连续分配方式和离散分配方式两类。 1. 连续分配方式 必须为进程在内存分配一片连续的空间。 2. 离散分配方式 允许将一个进程分散地装入内存的多个不相邻的区域。 从进程是整体装入还是局部装入内存可以把存储管理分成实存管理和虚存管理两类。 1. 实存管理 必须把进程完整地装入内存。 2. 虚存管理 允许将一个进程局部地装入内存。 7.1.3 地址映射（重定位） 1. 地址空间和存储空间 源程序经过编译或汇编产生目标文件，目标文件经过连接和装配产生可以执行的文件。在连接装配时，语言系统并不知道将来这个执行文件会放在内存的哪个位置，为了方便地将执行文件装入内存，把执行文件中第一条指令的地址设为 0。 其他指令的地址都以它做参照。执行文件中指令的地址称相对地址或逻辑地址。而相对地址的集合称相对地址空间，简称地址空间。 内存每个字节都有一个地址，这是物理地址是真实的地址，也称绝对地址。绝对地址空间也叫物理地址空间，简称存储空间。 一个程序的逻辑地址和它在内存中的地址是不同的，显然必须先将逻辑地址变成物理地址后程序才能正确运行。 2. 静态重定位 静态重定位是由专门设计的重定位装配程序来完成的，是在目标程序装入到内存区时由装配程序来完成地址转换。 优点：无需增加地址转换机构 缺点 ： 不能实现重新分配内存 用户必须事先确定所需的存储量 每个用户进程需各自使用一个独立的副本。 3. 动态重定位 动态重定位是在目标程序执行过程中，在CPU访问内存之前，由硬件地址映射机构来完成将要访问的指令或数据的逻辑地址向内存的物理地址的转换。 优点：内存的使用更加灵活有效；几个作业共享一程序段的单个副本比较容易；无需用户干预，由系统来负责全部的存储管理。 缺点 ：需附加硬件支持；实现存储器管理的软件比较复杂。 7.2 连续分配方式 7.2.1 单一连续分配方式 7.2.2 固定分区内存管理方式 7.2.3 可变分区内存管理方式 7.2.1 单一连续分配方式 在单任务的操作系统条件下，让用户占用计算机所有资源，内存管理采用单一连续分配方式。 内存被分成两个区 1. 系统区 供操作系统使用 2. 用户区 供用户放一个程序 7.2.2 固定分区内存管理方式 分区管理是满足多道程序设计的一种最早采用的存储管理方法。其基本原理是给每一个进程在内存中划分一块可用的存储区，连续存储各进程的程序和数据，使各进程能并发进行。 内存分配算法： （1）首次适应法 空闲分区按物理地址为升序排列，在内存现有空闲分区中，找到第一个可用的分区就分配。 （2）最佳适应法 在内存现有的空闲分区中，找一个浪费最小的分区分配。 （3）最坏适应法 在现有内存空闲区中，找一个浪费最大的分区分配。 （4）唯一最佳分配法 作业按长度分类排队，一个分区对应一个队，使这个队中每个作业的长度小于等于分区的长度，使分配后内存浪费最小。从整体上看，这个算法也不是最佳的。 固定分区法 固定分区法就是把内存固定划分为若干个不等的区域，划分的原则由系统决定。在整个执行过程中保持分区长度和分区个数不变。操作系统为每个用户作业分