河北大学数学与计算机学院操作系统课件第5章 存储器管理.ppt

操作系统（第3版） 第5章 存储器管理 第5章 存储器管理 5.1 概述 5.2 连续存储管理方式 5.3 覆盖技术与交换技术 5.4 分页存储管理方式 5.5 分段存储管理方式 5.6 段页式存储管理方式 5.7 虚拟存储器 5.8 Linux的内存管理 5.1 概述 存储体系 －计算机系统中存储器一般分为内存储器和辅助存储器两级 －内存可以分成系统区和用户区两部分，系统区用来存储操作系统等系统软件，用户区用于分配给用户作业使用 存储管理目的 为用户提供方便、安全和充分大的存储空间 存储管理的任务 地址转换 逻辑地址 物理地址 5.1 概述 内存的分配和回收 当用户作业要装入内存时，需向操作系统提出申请，操作系统按一定策略分配存储空间，若某作业执行完毕，需归还内存空间时。 内存储器的地址保护 为避免内存中若干道程序相互干扰，尤其是为了防止用户程序侵犯系统程序所在的内存区域，必须对内存采取保护措施 ，内存储器的地址保护功能一般由硬件和软件配合实现。 5.1 概述 内存储器的共享 为提高内存利用率，需要进行内存空间的共享，包括两方面的含义： －共享内存储器资源 －共享内存储器的某些区域 内存储器的扩充 内存储器的扩充不是硬件设备上的扩充，而是用虚拟技术来实现的逻辑上的扩充，即虚拟存储概念 5.1 概述 程序的链接和装入 程序的链接 静态链接方式 在程序运行以前，将各个目标模块及它们所需要的库函数，链接成一个完整的装入模块，又可称为可执行文件，通常不再拆开。 装入时动态链接 用户源程序经编译后所得的目标模块，在装入内存时，边装入边链接，即在装入一个目标模块时，如果发生一个外部模块调用事件，将引起装入程序去找出相应的外部目标模块，并将它装入内存，进行链接。 优点：①便于修改和更新。②便于实现对目标模块的共享。 5.1 概述 运行时动态链接 这种链接方式是将对某些模块的链接推迟到执行时才进行。在执行过程中，当发现一个被调用模块尚未调入内存时，立即由操作系统去找到该模块并装入内存，再把它链接到调用者模块上。 5.1 概述 程序的装入 （地址转换，重定位） 绝对装入方式 逻辑地址转换成物理地址的过程发生在程序编译或汇编时 可重定位装入方式（静态重定位） 逻辑地址转换成物理地址的过程发生在程序装入到内存时进行。 动态运行时装入方式（动态重定位） 逻辑地址转换成物理地址的过程推迟到程序真正执行时。 5.1 概述 - 动态运行时装入方式是靠硬件的地址转换机构来实现的。通常采用的办法是设置一个重定位寄存器。 - 程序和数据所在存储区的起始地址送入重定位寄存器中。在程序执行时，用逻辑地址加上重定位寄存器中的地址得到相应的物理地址。 5.1 概述 5.1 概述 各种存储管理方式 单一连续分配、分区分配、分页存储器管理方式、分段存储器管理方式、段页式存储管理方式、覆盖存储区管理方式、交换方式和虚拟存储器管理 5.2 连续存储管理方式 单一连续分配 基本思想 内存的用户区一次只分配给一个作业使用 存储保护机制 基址寄存器和界限地址寄存器 特点 这种管理方式的分配、去配算法非常简单，内存的利用率很低 分区分配 分区分配的存储管理是为了适应多道程序设计技术而产生的最简单的管理方式 5.2 连续存储管理方式 固定分区 基本思想 系统预先把内存中的用户区分成若干个连续的区域，每个区域称为一个“分区”。作业装入时，根据它对内存大小的需求量，系统将按照一定的策略，把能满足它要求的一个分区分配给该作业. 分配和回收 固定分区分配表，内容包括分区号、起始地址、长度、占用标志等. 思考:如何实现? 5.2 连续存储管理方式 5.2 连续存储管理方式 存储保护机制 上、下限寄存器或基址、长度寄存器 优缺点 －优点：简单易行，适用于专用系统 －缺点：内存利用不充分，作业的大小受到分区大小的限制 5.2 连续存储管理方式 可变分区 基本思想 系统并不预先划分内存区间，而是在作业装入时根据作业的实际需要动态地划分内存空间。若无空闲的存储空间或无足够大的空闲存储空间供分配时，则令该作业等待 分配中的数据结构 常用的数据结构有已分分区表和空闲分区表或空闲分区链表 5.2 连续存储管理方式 －已分分区表中记录当前已