第4章存储器管理(1).pptVIP

第六章 存储管理 第4章 存储器管理 计算机系统中的存储器可以分为两种：内存储器和辅助存储器。前者可被CPU直接访问，后者不能。辅助存储器与CPU之间只能够在输入输出控制系统的管理下，进行信息交换。 既然内存储器可被CPU直接访问，因此它是计算机系统中的一种极为重要的资源。在操作系统中，把管理内存储器的部分称为“存储器管理”。能否合理地使用内存，会在很大程度上影响到整个计算机系统的性能。 存储器管理的主要任务 存储管理的主要任务是尽可能方便用户和提高内存储器的使用效率，使内存储器在成本、速度和规模之间获得较好的权衡。 4.1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 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。 习题 在计算机系统存储层次中，属于操作系统存储管理的管理范畴的有（）。 在计算机系统存储层次中，访问速度最快的是（）。 A. 高速缓存 B. 主存 C. 磁盘缓存 D.寄存器 磁盘缓存实际上占用了（）空间。 A.高速缓存 B.主存 C.磁盘 D.可移动存储介质 4.2 程序的装入与链接 4.2.1．程序的装入 4.2.2．程序的链接 程序的装入和链接 在多道程序环境下，要使程序运行，必须先为之创建进程。而创建进程的第一件事，就是将程序和数据装入内存。 源程序的执行过程 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 4.1.1程序的装入 程序的装入就是把程序装入内存空间。以无需进行链接的单目标模块的装入过程为例。 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 可重定位方式 ： 程序的装入 可重定位方式 把在装入时对目标程序中指令和数据的修改过程称为重定位 地址变换通常是在装入时一次完成，以后不再改变，故称为静态重定位 适于多道环境但不允许程序在内存中移动 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。