操作系统-存储器管理.ppt

第四章 存储器管理;4.1 存储器管理引言;4.1.1 存储器的层次 ;4.1.2 用户程序的主要处理阶段 编辑阶段——创建源文件。 编译阶段——生成目标文件。 连接阶段——生成可执行文件。 连接就是将编译或汇编后得到的一组目标模块以及它 们所需的库函数装配成一个完整的装入模块的过程。 装入阶段——将程序和数据进行重定位，装 入内存。 逻辑地址（相对地址）：用户程序经编译之后的每个 目标模块都以0为基地址顺序编址。 物理地址（绝对地址）：内存中各物理存储单元的地 址是从统一的基地址顺序编址。 重定位：程序和数据装入内存时需对目标程序中的地 址进行修改，这种把逻辑地址转变为内存的物理地 址 的过程。;5. 运行阶段;静态重定位的优点：无需增加硬件地址转换机构 ，便于实现程序的静态连接。 静态重定位的缺点： 程序的存储空间只能是连续的一片区域，而且在重定位之后就不能再移动。不利于内存空间的有效使用。 各个用户进程很难共享内存中的同一程序的副本。;2、动态重定位：在程序执行期间每次访问内存之前进行重定位。这种变换是靠硬件地址变换机构实现的。通常采用一个重定位寄存器存放当前运行程序在内存空间中的起始地址，而地址空间中的代码在装入过程中不发生变化。;动态重定位的优点： 程序占用的内存空间动态可变，不必连续放在一起。 比较容易实现几个进程对同一程序副本的共享使用 静态重定位的缺点：需要附加的硬件支持，增 加了机器成本，而且实现存储管理的软件算法 比较复杂。;4.2 存储器管理基本技术; 操作系统; 2. 动态分区法 分区大小是可变的，即各个分区是在相应作业要进入内存时才建立的，其大小恰好适应作业的大小。 为了实现分区分配，系统要设置相应的数据结构来记录内存的使用情况。常用的数据结构形式有以下两种： ①空闲分区表 ②空闲分区链 ; 操作系统;4.2.2 可重定位分区分配 固定分区法和动态分区法的缺点：必须把 程序装入到一个连续的内存空间中。在内存 中容易出现大量“碎片”或“零头”。 简单的解决方法：紧???（拼凑）—— 移动 某些已分配区的内容，使所有作业的分区紧 挨在一起，而把空闲区留在另一端。 紧缩过程中，所有对地址敏感的项都必须 作适当修改，采用动态重定位技术可较好解 决这个问题。; 操作系统; 动态重定位采用硬件实现。包括一对寄存器， 其中一个存放用户程序在内存的起始地址，称做基址寄存器；另一个表示用户程序的逻辑地址的最大范围，称做限长寄存器。; 利用紧缩法消除碎片，需要对分区中的信息 进行传送，要花费大量的CPU时间。;4.2.3 对换技术 对换技术：作业在内存和磁盘之间交换。;4.3 分页存储管理技术; 作业在运行之前不全部装入内存，而只是把当前 运行需要的那部分程序和数据装入内存，其余部分 暂放在外存上，待需要时再调入内存，这样做有下 列好处： 用户编制程序时可以不考虑内存容量的限制； 增加了CPU的利用率和系统的吞吐量。 虚拟存储器：由操作系统提供的一个假象的特大 存储器。 虚拟存储器给用户提供了一个比真实的内存空间 大得多的地址空间。实质上是把用户地址空间和实 际的存储空间区分开来，当做两个不同的概念。 ; 实现虚拟存储技术的物质基础是二级存储器结 构和动态地址转换机构。动态地址转换机构是在 程序运行时把逻辑地址转换成物理地址，以实现 动态定位。 虚拟存储器的基本特征： 虚拟扩充——不是在物理上，而是逻辑上扩充 了内存容量； 部分装入——每个作业不是一次性装入内存， 而是只装入一部分；; 离散分配——作业中装入内存的那些部分不必 占用连续的内存空间，而是“见缝插针”； 多次对换——所需的全部程序和数据要分成多 次调入内存。 虚拟存储器受到的限制： 指令中表示地址的字长； 外存的容量。;4.3.2 分页的概念 为解决分区技术或对换技术中所出现的“碎片”问 题，可采用两种方法：一种是紧缩法；另一种是分 页管理——它允许程序的存储空间是不连续的。 1. 分页存储管理的基本概念 分页存储管理的基本方法： 逻辑空间分页：将一个进程的逻辑地址空间划分成若干个大小相等的部分，每一部分称做页面或页。每页都有一个编号，叫页号。 内存空间分块：把内存也划分成与页面相同大小的若干个存储块，叫做内存块或页框。同样，它们也进行编号。;逻辑地址表示：表示地址的结构由两部分组成——前一部分表示该地址所在页面的页号 p ; 后一部分表示页内位移 d