第4章 存储管理

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1、第4章存储管理重要内容存储器连续存储空间管理分页存储管理分段存储管理虚拟存储管理Intelx86分段和分页存储结构Linux虚拟存储管理Windows2003虚拟存储管理1存储管理的功能分配和去配请求和释放主存空间抽象和映射抽象成一维数组或二维地址空间地址转换隔离和共享隔离实现存储保护功能超越隔离机制，提高主存利用率存储扩充虚拟，允许进程虚拟地址空间大于主存空间24.1存储器4.1.1存储器的层次4.1.2地址转换与存储保护34.1.1存储器的层次寄存器高速缓存主存储器磁盘缓存固定磁盘可移动存储介质44.1.2地址转换与存储保护(1)链接动态重定位静态重定位…源程序模块1源程序模

2、块2源程序模块n…目标代码1目标代码2目标代码n可重定位目标代码(装载代码)(辅存)编译装入执行程序名字空间逻辑地址空间物理地址空间可执行二进代码(主存)库代码可执行二进代码(主存)程序的编译、链接、装入和执行5地址转换与存储保护(2)逻辑地址（虚地址）：CPU所生成的地址物理地址（实地址）：内存单元所看到的地址逻辑地址空间：由程序所生成的所有逻辑地址的集合物理地址空间：由逻辑地址所对应的所有物理地址的集合地址转换或重定位：把逻辑地址转换为物理地址6静态重定位地址转换工作在进程执行前一次完成；无须硬件支持，易于实现，但不允许程序在执行过程中移动位置。早期单用户单任务系统动态重定位

3、地址转换推迟到最后的可能时刻，即进程执行时才完成；允许程序在主存中移动、便于主存共享、主存利用率高。地址转换与存储保护(3)7例：使用重定位寄存器的动态重定位8存储保护问题：保护操作系统不受用户进程所影响，保护用户进程不受其他用户进程所影响方法存储键保护系统将主存划分成大小相等的若干存储块，并给每个存储块都分配一个单独的保护键（锁）；在程序状态字PSW中设置有保护键字段，对不同的作业赋予不同的代码（钥匙）；钥匙和锁相配才允许访问界限寄存器（下页图）上、下界防护：硬件为分给用户作业的连续的主存空间设置一对上、下界，分别指向该存储空间的上、下界基址、限长防护：基址寄存器存放当前正执行

4、者的程序地址空间所占分区的始址，限长寄存器存放该地址空间的长度地址转换与存储保护(4)9下限寄存器2000上限寄存器3500基址寄存器2000限长寄存器1500进程id下限+上限寄存器基址+限长寄存器11000+19991000+99922000+35002000+150034000+50004000+1000内存映像……进程1进程2进程3……100019992000350040005000正运行的进程是进程2104.2连续存储空间管理4.2.1固定分区存储管理4.2.2可变分区存储管理4.2.3伙伴系统4.2.4主存不足的存储管理技术114.2.1固定分区存储管理固定分区存储管

5、理的基本思想主存空间被分成数目固定不变的分区，各分区的大小不等，每个分区只装入一个作业。固定分区存储管理的数据结构主存分配表：指出各分区的起始地址和长度；占用标志：指示此分区是否被使用。作业进入固定分区排队策略每个分区有单独的作业等待队列；所有等待处理的作业排成一个等待队列。12固定分区存储管理的地址转换和存储保护B下限寄存器逻辑地址CPU绝对地址操作系统区用户分区1用户分区2用户分区3B+L2上限寄存器

6、单缺点大作业可能无法装入主存空间利用率不高，会出现内碎片扩充困难限制多道运行程序的个数144.2.2可变分区存储管理可变分区存储管理是按作业的实际大小来划分分区，且分区个数也是随机的,实现多个作业对主存的共享，进一步提高主存资源利用率。15可变分区方式主存分配示例操作系统作业1空闲区作业2空闲区4KB10KB46KB52KB128KB操作系统作业1空闲区作业2空闲区4KB10KB40KB46KB52KB128KB作业3操作系统作业1空闲区4KB10KB40KB128KB作业316可变分区存储管理数据结构可变分区主存分配表可由两张表格组成，已分配区表未分配区表17可变分区回收算法A

7、XAXBXBAXABB18链表空闲区管理方法空闲区开头单元存放本空闲区长度及下个空闲区起始地址,把所有空闲区都链接起来,设置第一块空闲区地址指针,让它指向第一块空闲区地址。申请空闲区：沿链查找并取一个长度能满足要求的空闲区；归还空闲区：把此空闲区链入空闲区链表的相应位置。19可变分区管理分配算法1）最先适应分配算法空闲区通常按地址从小到大排列，分配第一个满足长度要求的空闲区；优点：分配从低地址开始，使高地址部分比较少用，以保持一个大空闲区，有利于大作业的装入；缺点：分区利用不均衡