操作系统教程课件作者柯丽芳第6章节.ppt

第6章 存储管理 本章8学时 第6章主要教学内容 6.1 存储管理的基本概念 6.2 单道程序环境下的存储管理 6.3 分区存储管理 6.4 分页存储管理 6.5 分段存储管理 6.6 段页式存储管理 6.7 虚拟存储器的实现 6.1存储管理的基本概念 6.1.1 存储管理的对象和目标 6.1.2 存储管理的基本功能 6.1.3 存储分配方式 6.1.4 地址重定位 6.1.5 覆盖与交换技术 6.1.1存储管理的对象 主存储器的空间按用途分成两部分： 系统区：用来存放操作系统与硬件的接口信息（例如：新旧PSW、定时时间、外设的工作情况等）、操作系统的管理信息（例如：进程的PCB等）和程序、标准子程序等。 用户区：用来存放用户的程序和数据。 操作系统存储管理的主要对象是： 主存空间的用户区。 6.1.1存储管理的目标 存储管理的目标有两个： 一是提高主存空间的利用率，支持多道程序设计； 二是尽可能方便用户使用主存，使用户不必考虑作业在主存的存放位置和作业的大小是否受到存储空间的限制。 6.1.2存储管理的基本功能 存储管理的基本功能有以下四个方面: 1.主存空间的分配和回收 2.实现地址转换 3.主存空间的共享和保护 4.主存空间的扩充。 1.主存空间的分配和回收 重点是研究各种主存空间的分配方案、实现原理、方法以及主存空间的分配和回收算法。因此，操作系统存储分配管理机制应能完成以下工作： （1）记住每个存储区域的状态。保存每个存储区域的状态信息的数据结构称为存储分配记录表。 （2）实施存储分配。当系统程序或用户提出使用主存申请时，能给予分配并修改相应的存储分配记录表。 （3）收回系统或用户释放的存储空间，并修改相应的存储分配记录表。 2.实现地址转换 用户编程使用的是逻辑地址，计算机主存的地址是物理地址，程序只有装入主存，计算机才能执行。 由于用户程序的逻辑地址与装入主存的物理地址不一致，因此存储管理机制必须提供地址转换功能。 一般地，实现地址转换有静态方式和动态方式。各种存储管理方案所采用的地址变换机构有所不同。 3.主存空间的共享和保护 在多道程序设计的系统中，主存中允许同时装入多个作业，这些作业在执行时可能要调用共同的程序（例如：编译程序、公共子程序等）。因此，它们不但共享一个主存，而且共享主存中的某个存储区域。 为了防止各作业相互干扰和保护某个区域内的信息不被破坏，必须实现存储保护。 对主存区域的保护可采用如下措施： (1)程序执行时访问属于自己主存区域中的信息，则允许它既可读，又可写。 (2)对共享区域中的信息只可读、不可写。 (3)程序执行时，不允许访问其他程序的主存区域。既对于非共享区域或非自己的主存区域中的信息既不可读，也不可写。 4.主存空间的扩充 为了方便用户对主存的使用，操作系统存储管理会尽量扩充主存的容量，使用户作业的大小不受主存实际容量的限制。 扩充主存的方法有： 虚拟存储技术 覆盖技术 交换技术 6.1.3存储分配方式(3种) 1.?直接分配方式 直接存储分配方式是指程序员在编写程序或编译源程序时采用内存物理地址。 采用这种存储分配方式，必须事先指定作业使用的主存空间，因此主存空间的利用率不高，对用户也不方便。 2.静态分配方式 静态存储分配方式是指存储分配是在作业装入主存时才确定它们在主存的位置，并且作业一旦装入主存就不能移动位置。 采用这种存储分配方式，一个作业装入主存时必须分配其所要求的全部主存空间。 3.动态分配方式 动态存储分配方式是指作业在主存中的位置也是在作业装入主存时确定的，但在作业执行过程中可以根据需要动态申请附加的主存空间和释放已占用的主存空间，并且装入主存的作业还允许移动位置 6.1.4 地址重定位 在多道程序环境下，主存的用户区会被多个进程共享，并有可能采用交换技术将作业信息换进或换出主存。通常一个作业在装入时分配到的存储空间和它的地址空间是不一致的，因此有必要将用户程序中的逻辑地址转换成主存的物理地址。这种地址转换过程称为“重定位”。 地址重定位有两种方式： 静态重定位和动态重定位 1.物理地址与逻辑地址 （或绝对地址与相对地址） （1）物理地址和存储空间 主存储器是以字节为基本的存储单位，每个字节都有一个地址与其对应。这些地址称为“物理地址”或“绝对地址”。 由物理地址对应的主存空间也相应地称为“物理地址空间”，或简称“存储空间”。即物理地址的集合构成存储空间。 （2）逻辑地址和地址空间 用户的源程序经编译后，通常会形成从0开始编址的目标程序，若干个目标程序连接后形成可装入程序，可装入程序中的的地址都是相对于起始地址0计算的。 换句话说，