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第三章 存储管理;3.1 存储管理的基本概念 3.1.1 存储管理研究的课题 存储管理主要研究课题归纳为四个方面: ⑴ 存储分配问题: 重点是研究存储共享和各种分配算法。 ⑵ 地址再定位问题: 研究各种地址变换机构，以及静态和动态再定位方法。 ⑶ 存储保护问题: 研究保护各类程序、数据区的方法。 ⑷ 存储扩充问题: 主要研究虚拟存储器问题及其各种调度算法。 3.1.2 地址再定位 ; 一个逻辑地址空间的程序装入到物理地址空间时,由于两个空间不一致，需要进行地址变换，或称地址映射，即地址的再(重)定位。 地址再定位有两种方式：静态再定位和动态再定位。 静态地址再定位 静态再定位是在程序执行之前进行再定位。这一工作由装配程序完成。;2. 动态地址再定位 动态地址再定位是在程序执行期间，在每次存储访问之间进行的。动态重定位可使装配模块不加任何修改而装入内存，但是它需要硬件——定位寄存器(基址寄存器和界限寄存器)的支持。基址寄存器存放程序在内存中的起始地址,界限寄存器存放程序的终止位置。 ;3.1.3 虚拟存储器 由操作系统(在一定硬件的支持下)把两级存储器(主存和辅存)实施统一管理,达到“扩充”主存的目的,呈现给用户一个远远大于主存储容量的编程空间,即虚拟空间。这一点是以时间(CPU用于主、辅存之间信息交换所作管理的时间开销)换空间(存储空间的扩大)而达到的。 虚存的最大容量由计算机的地址结构确定。虚存容量与主存大小没有直接关系,虚存容量可以比实存大,也可以比实存小,在多道环境下,一个系统可以为每个用户建立一个虚存,每个用户可以在自己的地址空间(最大容量为虚存容量)内编程。 逻辑容量=内存+外存 运行速度≈内存速度 成本≈外存 3.2 早期的存储管理 3.2.1 单一连续分配 优点：易于实现。 缺点：仅适用于单道程序。;用户作业 主存可用空间时，怎么办？ 覆盖技术：用户把一个程序划分成不同的程序段并规定好它们的执行和覆盖顺序(覆盖描述文件)，连同目标程序一起提交系统。操作系统根据覆盖结构完成程序段之间的覆盖。 采用覆盖技术的程序模块结构和???序运行时的内存结构:;3.2.2 分区分配;可变式分区法 可变式分区法是在作业装入和处理过程中建立的分区，并且要使分区的容量能正好适应作业的大小。;可变式分区管理举例(假设操作系统所用内存空间20KB)：;可变式分区中请求一个分区的流程;可变式分区中释放一个分区的流程;可变分区的分配和回收算法 ;例: 某基于动态分区存储管理的计算机,其主存容量为55MB(初始为空),采用最佳适配算法,分配和释放的顺序为:分配15MB,分配30MB,释放15MB,分配8MB,分配6MB,此时主存中最大空闲分区的大小?;3.3 分页存储管理;例：作业1、作业2和作业3的地址空间分别被划分为2、3、1个页面，每个页面大小为1KB。10KB的物理地址空间被划分为10块，逻辑地址空间与物理地址空间的对应关系由称为页面变换表的PMT(简称页表)指出。;3.3.2 地址变换机构 为了实现从逻辑地址空间到物理地址空间的地址变换，在硬件上必须提供一套地址变换机构。 动态地址变换机构DAT;假定某作业的一条取数指令由处理机产生一个有效地址为：002090h 它表示该地址为页2的144号单元。从有效地址到物理地址的变换过程如下：;2. 二级分页系统的地址转换;3. 倒排页表 页表设计的一个重要缺陷是页表的大小与虚拟地址空间的大小成正比。 使用一级或多级页表的一种替代方法是使用一个倒排页表结构。在这种方法中，虚拟地址的页号部分使用一个简单的散列函数映射到散列表中。散列表包含一个指向倒排表的指针，而倒排表中含有页表项。通过这个结构散列表和倒排表中各有一项对应于一个实存页，而不是虚拟页。因此不论有多少进程、支持多少虚拟页，页表都只需要实存中的一个固定部分。由于多个虚拟地址可能映射到同一个散列表中，因此需要使用一种链接技术管理这种溢出。 页表结构说明： 页号：虚拟地址的页号部分。 进程标志符：使用该页的进程。页号和进程标志符结合起来标志一个特定进程的虚拟地址空间的一页。 控制位：该域包含一些标记，如有效、访问、修改以及保护和锁定信息。 链指针：如果某个项没有链项，则该域为空，否则该域包含链中下一项的索引值(0 – 2m-1)。{对于大小为2m个页框的物理内存};倒排页表结构;转换检测缓冲区 每个虚存的访问可能引起两次物理内存访问：一次取相应的页表项，一次取需要的数据。因此简单的虚拟内存方案会导致存储器访问时间的加倍。为克服这个问题，大多数虚拟