[研究生入学考试]第3章内存管理.ppt

第六章 存储管理 第3章 存储器管理 考试大纲要求 （一）?内存管理基础1.?内存管理概念程序装入与链接；逻辑地址与物理地址空间；内存保护。2.?交换与覆盖3.?连续分配管理方式4.?非连续分配管理方式分页管理方式；分段管理方式；段页式管理方式。 存储器的层次结构 多级存储器结构 一般计算机，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。较高档计算机中，根据具体功能分为6层，如图 4.1存储器的层次结构 多级存储器结构 在存储层次中越往上，存储介质的访问速度越快，价格越高，相对存储容量也越小。寄存器、高速缓存、主存储器和磁盘缓存属于操作系统存储管理的管辖范畴。 4.1存储器的层次结构 主存储器与寄存器 （1）主存储器（又称内存和主存）是计算机系统中一个主要部分，用于保存进程运行时的程序数据。CPU本身读取指令和数据与外围设备的数据交换都需要通过主存储器。由于主存储器的访问速度远低于CPU执行指令的速度，为缓和这一矛盾，计算机系统中引入了寄存器和高速缓存。 （2）寄存器访问速度最快，但价格昂贵。 4.1存储器的层次结构 高速缓存与磁盘缓存 （1）高速缓存介于主存与寄存器之间，速度比主存快，比寄存器慢，价格比寄存器要低。 （2）磁盘缓存用于缓和磁盘的I/O速度远低于对主存的访问速度的矛盾，磁盘缓存实际上是从主存空间中划出一块区域，用来暂存频繁使用的一部分磁盘数据和信息。 1.内存管理概念 程序的装入和链接 将一个用户源程序变为一个可在内存中执行的程序，通常要经过编译、链接和装入几个步骤 （1）编译。由编译程序将用户源代码编译成若干个目标模块。 （2）链接。由链接程序将编译后形成的目标模块以及它们所需要的库函数，链接在一起，形成一个装入模块。 （3）装入。由装入程序将装入模块装入主存的过程。 源程序的执行过程 通常要经过编译、链接和装入几个步骤 程序的装入 程序的装入就是把程序装入内存空间。 采用三种方式 （1）绝对装入方式：是由装入程序根据装入模块中的地址，将程序和数据装入内存。 （2）可重定位方式 ：是由装入程序根据内存当前的实际使用情况，将装入模块装入到内存适当的地方。 （3）动态运行时装入方式：动态运行时的装入程序，在把装入模块装入内存后，并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址，而是把这种地址转换推迟到程序要真正执行时才进行。 程序的装入 绝对装入方式：是由装入程序根据装入模块中的地址，将程序和数据装入主存 若知道程序在内存的位置，编译程序将产生绝对地址目标模块 绝对地址一般由编译程序给出 程序被装入内存后，由于程序中的逻辑地址与实际内存地址完全相同，所以不允许改变程序和数据的地址 只适于单道环境 程序的装入 绝对装入方式只能将目标模块装入到内存中事先指定的位置。在多道程序环境下，编译程序不可能预知所编译的目标模块应放在内存的什么地方，因此在多道程序环境下，所得到的目标模块的起始地址通常是从0开始的，程序中的其它地址都是相对于起始地址计算的。因此采用重定位装入方式。 程序的装入 可重定位方式 ：是由装入程序根据主存当前的实际使用情况，将装入模块装入到主存适当的地方。 重定位：在装入时对目标程序中指令和数据的修改过程。会使装入模块中的所有逻辑地址与实际装入内存的物理地址不同 程序的装入 静态重定位方式 ： 是指地址转换工作是在程序装入内存时由装配程序完成的。装配程序根据将要装入内存的起始地址，对程序模块中有关的地址部分进行调整和修改 （物理地址=逻辑地址+程序存放在内存的起始地址），一旦确定下来之后不再改变，即静态地址重定位是在程序执行之前完成的地址转换。 它的优点：无需硬件支持，容易实现。缺点：程序经地址重定位后不能再移动，程序在内存空间只能连续存储，程序很难被若干个用户所共享。 程序的装入 静态重定位方式 ： 程序的装入 动态运行时装入方式：动态运行时的装入程序，在把装入模块装入内存后，并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址，而是把这种地址转换推迟到程序要真正执行时才进行。 适于多道环境 允许程序移动，如切换 动态重定位 需要特殊硬件支持（重定位寄存器） 程序的装入 动态重定位： 是指地址转换工作是在程序执行期间由硬件变换机构动态实现地址转换的。 物理地址=逻辑地址+重定位寄存器的内容。 动态重定位的优点：用户程序在执行过程中内存可移动，程序不必连续存放在内存中，可以放在不同区域，若干个用户可以共享同一程序段或数据段。缺点：需要附加硬件支持，实行存储管理的软件算法比较复杂。 程序的装入 动态重定位： 程序的链接 链接程序的功能是将经过编译或汇编后所得到的一组目标模块以及它们所需要的库函数，装配成一个完整的装入模块。 实现链接的方法