操作系统 5存储管理-1(共10学时).ppt

第5章 存储管理 5.1 存储管理的基本概念 5.2 单一连续区存储管理 5.3 分区存储管理 5.4 覆盖和交换技术 5.5 页式和段式存储管理 5.6 虚拟存储器 5.1 存储管理的基本概念 5.1.1 存储组织 5.1.2 存储管理的功能 5.1.3 重定位 5.1.1 存储组织 1、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； 2、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 3、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； 二、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； 5.1.2 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 各道作业只在自巳所属区域中运行，不破坏别的作业以及不被破坏 代码和数据共享 地址空间访问权限（读、写、执行） 存储器扩充：使用虚存或自动覆盖技术提供比实际内存更大的空间 5.1.3 重定位 1、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。 2、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) 二、相关概念 1、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。 2、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。 3、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。 1、静态地址重定位 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。 2、动态地址重定位 （3）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）。 （4）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。 5.2 单一连续区存储管理 内存分为两个区域：系统区，用户区。应用程序装入到用户区，可使用用户区全部空间。 最简单，适用于单用户、单任务的OS；单用户系统在一段时间内，只有一个进程在内存。 优点：易于管理，便于用户的了解和使用。 缺点： 对要求内存空间少的程序，造成内存浪费；程序全部装入。 很少使用的程序部分也占用内存。内存分配管理十分简单，内存利用率低。 限制了用户程序和系统程序的可重入性，内存中的程序和数据是不可共享的。 未对内存采用保护措施，使CPU在实模式下运行。 5.3 分区存储管理 5.3.1 原理 5.3.2 固定分区(fixed partitioning) 5.3.3 动态分区(dynamic partitioning) 5.3.4 分区分配算法 5.3.1 原理 一、实现原理 把内存分为一些大小相等或不等的分区，每个应用 进程占用一个或几个分区。操作系统占用其中一个分区。 二、特点 适用于多道程序系统和分时系统 支持多个程序并发执行 难以进行内存分区的共享。 三、存在的问题 可能存在内碎片和外碎片。 内碎片：占用分区之内未被利用的空间 外碎片：占用分区之间难以利用的空闲分区(通常是小空闲分区) 四、分区用的数据结构 分区说明表或分区链表 可以只记录空闲分区，也可以同时记录空闲和占用分区 分区表中，表项数目随着内存的分配和释放而动态改变，可以规定最大表项数目。 分区表可以划分为两个表格：空闲分区表，占用分区表。从而减