易小林操作系统第4节.pdf

第四章 存储器管理 4.1 存储器的层次结构 4.2 程序的装入和链接 4.3 连续分配存储管理方式 4.4 对换 4.5 分页存储管理方式 4.6 分段存储管理方式 虚拟存储器 第四章 存储器管理 4.1 存储器的层次结构 4.1 存储器的层次结构 1. 存储器的多层结构 在计算机执行时，几乎每一条指令都 涉及到对存储器的访问，因此存储器的速 度必须非常快，能与处理机的速度相匹配， 否则会明显地影响到处理机的运行。此外 还要求存储器具有非常大的容量，而且存 储器的价格还应很便宜。对于这样十分严 格的三个条件，目前是无法同时满足的。 于是在现代计算机系统中，都无一例外地 采用了多层结构的存储器系统。 4.1 存储器的层次结构 对于通用计算机而 言，存储层次至少应具 有三级：最高层为CPU寄 存器，中间为主存，最 底层是辅存。在较高档 的计算机中，还可以根 据具体的功能分工，细 划为寄存器、高速缓存、 主存储器、磁盘缓存、 固定磁盘、可移动存储 介质等6层。 4.1 存储器的层次结构 2.各种存储器 寄存器、高速缓存：少量的、非常快速、昂贵、 易变；高速缓存是介于寄存器和存储器之间的存 储器； 主存储器：简称内存或主存、数十MB到数GB、中 等速度、中等价格、易变； 寄存器和主存储器又被称为可执行存储器； 磁盘缓存：依托于固定磁盘，提供对主存储器存 储空间的扩充； 磁盘：数百兆或数千兆字节、低速、价廉、不易 返回 变； 第四章 存储器管理 4.2 程序的装入和链接 4.2 程序的装入和链接 1.对用户程序的处理步骤 4.2 程序的装入和链接 2.程序的装入 (1) 绝对装入方式 ★计算机系统很小 ★仅能运行单道程序 ★完全有可能知道程序将驻留在内存的什 么位置。 ★编译后，将产生绝对地址的目标代码 缺点： ★要求程序员熟悉内存的使用情况 ★一旦程序或数据被修改后，可能要改变 程序中的所有地址 2.程序的装入 (2)可重定位装入方式 ★多道程序环境。 ★不可能预知经编译后所得到 的目标模块在内存的地址。 ★编译所形成的若干个目标模 块，它们的起始地址通常都是 从0开始的，程序中的其它地 址也都是相对于起始地址计算 的。 缺点： ★不允许程序运行时在内存中 移动位置 2.程序的装入 (3)动态运行时装入方式 ★在具有对换功能的系统中 ★装入模块中的相对地址在装入时并不转 换为绝对地址 ★地址转换，推迟到程序真正要执行时才 进行。 ★需要一个重定位寄存器的支持 4.2 程序的装入和链接 3.程序的链接 (1)静态链接方式 在程序运行之前，先将各目标模块及它们所需的库 函数，链接成一个完整的装配模块，以后不再拆开。 3.程序的链接 (1)静态链接方式 须解决以下两个问题： ★对相对地址进行修改 由编译程序所产生的所有目标模块中，使 用的都是相对地址，其起始地址都为0，每个模 块中的地址都是相对于起始地址计算的，需要 进行修改。 ★变换外部调用符号 将每个模块中所用的外部调用符号也都变 换为相对地址。 3.程序的链接 (2)装入时动态链接 用户源程序编译后所得到的一组目标模块，在 装入内存时，采用边装入边链接的链接方式。 优点： ★便于修改和更新 因为各目标模块是分开存放的。 ★便于实现对目标模块的共享 OS很容易将一个目标模块，链接到几个应用模 块上，实现多个应用程序对该模块的共享。 3.程序的链接 (3)运行时动态链接 将对某些模块的链接，推迟到程序执行时 才进行。 优点： ★加快程序的装入过程 凡在执行过程中未被用到的目标模块，都 不会被调入内存和被链接到装入模块上。 ★可节省大量的内存空 仅装入了运行所需要的模块