操作系统存储管理.ppt

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1、第三章存储管理3.1存储概述3.2分区存储管理3.3段式存储管理3.4页式存储管理3.5段页式存储管理3.6覆盖和交换技术3.7虚拟存储存储管理是指存储器资源（主要指内存并涉及外存）的管理重要资源“瓶颈”：关键、紧张帕金森定律内存多大，程序多长操作系统3.1存储概述3.1.1存储组织3.1.2存储管理的目的3.1.3存储管理的功能3.1.4重定位3.1.5链接操作系统3.1.1存储组织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；存储组织是指在存

2、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；操作系统微机中的存储层次组织快速缓存：DataCacheTLB(TranslationLookasideBuffer)内存：DRAM,SDRAM等；外存：软盘、硬盘、光盘、磁带等；访问速度越慢，容量越大，价格越便宜；最佳状态应是各层次的存储器都处于均衡的繁忙状态（如：缓存命中率正好使主存读写保持繁忙）；操作系统3.1.2存储管理的目的充分利用内存，为多道程序并发执行提供存储基础尽可能方便用户使用自动装入用户程序用户程序

3、中不必考虑硬件细节系统能够解决程序空间比实际内存空间大的问题程序在执行时可以动态伸缩内存存取速度快存储保护与安全共享与通信了解有关资源的使用状况实现的性能和代价操作系统3.1.3存储管理的功能（1）存储分配和回收：分配和回收算法及相应的数据结构记录内存的使用情况——设置相应的内存分配表，（内存分配回收的依据）内存空间划分问题？静态或动态，等长或不等长操作系统3.1.3存储管理的功能（2）存储共享：两或多个进程共用内存中相同区域目的：节省内存空间，提高内存利用率实现进程通信（数据共享）共享内容：代码共享，要求代码为纯代码数据共享存储保护设置地址空间访问权限（读、写、执行）

4、，避免各道程序间相互干扰通常由硬件完成保护功能，由软件辅助实现操作系统存储保护的过程防止地址越界当程序要访问某个内存单元时，由硬件检查是否允许，如果允许则执行，否则产生地址越界中断，由操作系统进行相应处理一般由硬件提供一对寄存器：基址寄存器：存放起始地址限长寄存器：存放长度防止操作越权即读写保护代码段只读，数据段可读和写操作系统3.1.3存储管理的功能（3）内存扩充：用户在编制程序时，不应该受内存容量限制，所以要采用一定技术来“扩充”内存的容量，使用户得到比实际内存容量大的多的内存空间具体实现是在硬件支持下，软硬件相互协作，将内存和外存结合起来统一使用实现技术由应用程序

5、控制：覆盖；由OS控制：交换（整个进程空间），虚拟存储的请求调入和预调入（部分进程空间）操作系统3.1.3存储管理的功能（4）地址变换：（又称地址重定位、地址映射）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逻辑地址（相对地址，虚地址）物理地址（绝对地址，实地址）地址映射操作系统3.1.4重定位（地址映射）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)

6、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)重定位方法：绝对装入可重定位装入动态装入操作系统1.逻辑地址、物理地址和地址映射逻辑地址（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，其余指令中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

7、逻辑地址与分配到内存物理地址不一致，所以要进行地址转换操作系统逻辑地址、物理地址和地址映射操作系统地址映射过程操作系统2.绝对装入(absoluteloading)优点：装入过程简单。缺点：过于依赖于硬件结构，不适于多道程序系统。在可执行文件中记录内存地址，装入时直接定位在上述(即文件中记录的地址)内存地址。操作系统3.可重定位装入(relocatableloading)优点：不需硬件支持，可以装入有限多道程序（如MSDOS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