操作系统原理 课件（机工孟庆昌 ）第四章-存储管理.pptx

第4章 存储管理;学习目标;本章内容提要;4.1 地址空间与重定位;4.1.1 用户程序的地址空间;2．用户程序的主要处理过程 ■主要处理阶段 编辑 编译 连接 装入 运行 ;3.程序装入方式 ;4.1.2 重定位概念;1．静态重定位-- 目标程序装入内存时进行地址变换;2．动态重定位-- 程序执行期间进行重定位;动态重定位的实现过程;动态重定位的主要优点是： ① 程序占用的内存空间动态可变，不必连续存放在一处。 ② 比较容易实现几个进程对同一程序副本的共享使用。 ③ 提供了实现虚拟存储器的基础。 主要缺点是需要附加硬件支持，增加了机器成本，而且实现存储管理的软件算法比较复杂。;4.1.3 覆盖技术;主要优点：能够在较小的内存空间运行较大的程序 主要缺点：编程时必须划分程序模块和确定程序模块之间的覆盖关系，增加用户负担；延长作业的周转时间。 ;4.1.4 对换技术;多道程序交换系统的一般操作过程;4.2 分区管理技术; 固定分区法 ;2．动态分区法; 动态分区法;②空闲分区链 使用链指针把所有的空闲 分区链接成一条链 ;3.分配算法;②最佳适应算法（Best-fit） 空闲表是以空闲区的大小为序、按增量形式排列的，即小区在前，大区在后。;采用上述四种算法（即最先适应算法、最佳适应算法、循环适应算法和最坏适应算法）分配16?KB空闲分区之前和之后的内存配置情况。;4. 硬件支持 通常用一对寄存器分别表示用户进程在内存空间的上界地址值和下界地址值。 这对寄存器是所有用户进程共用的 5. 碎片 “碎片”或“零头”：内存中这种容量太小、无法利用的小分区 内部碎片：在一个分区内部出现的碎片（即被浪费的空间），如固定分区法会产生内部碎片。 外部碎片：在所有分区之外新增的碎片;6. 分区分配的优缺点 ●主要优点：有利于多道程序设计，所需硬件支持很少，管理算法简单，易于实现。 ▲主要缺点：碎片问题严重，内存利用率低，不利于大作业运行，作业大小受内存总量限制。 ;4.2.2 可重定位分区分配;动态重定位的实现过程 动态重定位经常用硬件实现 硬件支持 基址寄存器 限长寄存器 ;可重定位分区法的优缺点;4.3 分页技???; 分页存储管理的基本概念;⑤设立页表——系统为每个进程设立一张页面映像表，简称页表 ;⑥建立内存块表 整个系统有一个内存块表。每个内存块在内存块表中占一项，表明该块当前空闲还是已分出去了。;4.3.2 分页系统中的地址映射;2．具有快表的地址转换机构;4.3.3 页的共享和保护 页面共享 共享的方法是使这些相关进程的逻辑空间中的页指向相同的内存块（该块中放有共享程序或数据） ;2. 页面保护 （1）利用页表本身进行保护 （2）设置存取控制位 （3）设置合法标志;4.3.4 页表的构造;两级页表结构示意图 ;两级页表结构的地址转换;散列页表构成及地址转换过程 ;3．倒置页表;4.4 分段技术;2．程序的地址结构;3．段表和段表地址寄存器 系统为每个进程建立一个段映射表，简称“段表”。每个段在段表中占有一项，段表项中包含段号、段长和段起始地址（又称“基址”）等。 系统还要建立一个段表地址寄存器。它有两部分： ●该段表在内存的起始地址 ●该段表的长度。;4．分页和分段的主要区别;4.4.2 分段系统中的地址映射;4.4.3 段的共享和保护;2．段的保护;4.5 段页式结合系统;段页式系统的地址转换机构 ;4.6 虚拟存储管理;虚拟存储器（Virtual Memory） ●用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间，它使用户逻辑存储器 与物理存储器分离，是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。 ;实现虚拟存储技术的物质基础 ●二级存储器结构 ●动态地址转换机构（DAT） 虚拟存储器实质上是把用户地址空间和实际的存储空间区分开来。 它主要受到两方面的限制： ① 指令中表示地址的字长 ② 外存的容量 ;4.6.2 虚拟存储器的特征 ① 虚拟扩充 ② 部分装入 ③ 离散分配 ④ 多次对换 ;4.7 请求分页技术;4.7.2 硬件支持及缺页处理;2．缺页中断机构;3．页面置换过程;4.7.3 页面置换算法;▲将页面从盘上读到内存所花费的时间包括： ●磁盘寻道时间（即磁头从当前磁道移至指定磁道所用的时间） ●旋转延迟时间（即磁头从当前位置落到指定扇区开头所用的时间） ●数据传输时间 典型磁盘的旋转延迟时间约为8 ms，寻道时间约为15 ms，传输时间是1 ms。; 如果把平均缺页服务时间取为25 ms，内存存取时间取为100 ns，那么 有