第六章 存储管理.pptVIP

第六章 存储管理 6.1 引言 6.2 单一连续区存储管理 6.3 分区存储管理 6.4 覆盖和交换技术 6.5 页式和段式存储管理 6.6 虚拟存储 6.7 高速缓冲存储器 6.8 存储管理举例 6.1 引言 6.1.1 存储组织 6.1.2 存储管理的功能 6.1.3 重定位方法 6.1.4 链接 6.1.1 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； 6.1.2 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） 6.1.3 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（指令和数据）和内存地址的对应。由操作系统中的装入程序loader来完成。 程序在成为进程前的准备工作 编辑：形成源文件(符号地址) 编译：形成目标模块(模块内符号地址解析) 链接：由多个目标模块或程序库生成可执行文件(模块间符号地址解析) 装入：构造PCB，形成进程(使用物理地址) 重定位方法： 绝对装入 可重定位装入 动态装入 1. 逻辑地址、物理地址和地址映射 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. 绝对装入(absolute loading) 优点：装入过程简单。 缺点：过于依赖于硬件结构，不适于多道程序系统。 3. 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（如MS DOS中的TSR）。 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。 4. 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。 6.1.4 链接 6.1.4.1 链接方法 6.1.4.2 链接举例 6.1.4.1 链接方法 1. 静态链接(static-linking) 2. 动态链接(dynamic-linking) 优点 共享：多个进程可以共用一个DLL，节省内存，减少文件交换。 部分装入：一个进程可以将多种操作分散在不同的DLL中实现，而只将当前操作相应的DLL装入内存。 便于局部代码修改：即便于代码升级和代码重用；只要函数的接口参数（输入和输出）不变，则修改函数及其DLL，无需对可执行文件重新编译或链接。 便于运行环境适应：调用不同的DLL，就可以适应多种使用环境和提供不同功能。如：不同的显示卡只需厂商为其提供特定的DLL，而OS和应用程序不必修改。 缺点： 链接开销：增加了程序执行时的链接开销； 管理开销：程序由多个文件组成，增加管理复杂度。 6.1.4.2 Windows NT动态链接库 库程序文件 .C：相当于给出一组函数定义的源代码； 模块定义文件 .DEF：相当于定义链接选项，也可在源代码中定义；如：DLL中函数的引入和引出(dllimport和dllexpor