《存储器管理》ppt课件

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1、第3章存储器管理主讲：周文强课程：操作系统本章内容：3.1存储器管理概述3.2单一连续分配管理方式3.3分区存储管理方式3.4覆盖技术与对换技术3.1存储管理概论★存储器是计算机系统的重要资源之一，存储管理直接影响系统性能。因为任何程序和数据以及各种控制用的数据结构都必须占用一定的存储空间★存储器由内存和外存组成。★内存：也称主存，是CPU能直接存取指令和数据的存储器。存储器分类内存硬盘缓存的引入用于解决主存访问速度与CPU处理速度不相匹配的一种部件（由集成于CPU芯片中的专门的高速存取电路实现）。或用于解决辅存访问速度与CPU处理速度不相匹配的一

2、种部件（由主存的一部分实现）。需要解决缓存内容与原内容不一致的问题CPU内存I/O系统外设内存在计算机系统中的地位内存的在系统中的地位高速缓存器内存外存存储器容量减少每位存储器成本增加存储器存取速度加快存储器存取时间减少程序和数据可以被CPU直接存取程序和数据必须先移到内存，才能被CPU访问三级存储器结构3.1.1存储体系存储器管理存储管理是操作系统的重要组成部分，负责管理计算机系统的重要资源——主存储器主要内容包括：主存储空间的分配和去配地址转换和存储保护主存储空间共享主存储空间扩充存储管理主要针对主存储器中用户区域进行管理，同时，也包括对辅存储

3、器的管理。操作系统核心用户区域3.1.2存储器管理的主要功能内存的分配和回收（静态、动态）地址变换逻辑地址→物理地址转换方式：静态重定位，程序（作业）装入时实现地址转换的一次完成动态重定位，（必须借助硬件实现），CPU访问程序指令和数据之前实现地址转换内存的共享主存储器资源的共享某一主存区域的共享内存的保护防止操作系统和各用户程序在主存储器中各存储区域访问时相互干扰保护操作系统占有的主存区保护各程序的私有主存区保护可供多个程序访问的主存共享区内存的扩充3.1.3地址变换为使程序正确执行。一个程序装入内存，要进行逻辑地址到物理地址的重定位，实现从逻辑

4、地址到物理地址的变换，重定位可分为静态重定位和动态重定位。1.逻辑地址逻辑地址（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。2.物理地址物理地址（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。3.地址变换地址变换：将虚拟空间中已链接和划分好的内容装入内存，并将虚拟地址映射为内存地址的问题。称之为地址重定位或地址映射。实现地址映射的方式（对可执行程序）：静态重定位动态重定位静态重定位在可执行文件中，列出各

5、个需要重定位的地址单元和相对地址值。当用户程序被装入内存时，一次性实现逻辑地址到物理地址的转换，以后不再转换（一般在装入内存时由软件完成）。即：装入时根据所定位的内存地址去修改每个重定位地址项，添加相应偏移量。评价:优点：不需硬件支持，可以装入有限多道程序缺点：一个程序通常需要占用连续的内存空间，程序装入内存后不能移动。不易实现共享。说明：重定位表中列出所有修改的位置。如：重定位表的150表示相对地址150处的内容为相对地址(即100为从0起头的相对位置)。在装入时，要依据重定位后的起头位置(2000)修改相对地址。重定位修改：重定位表中的150-

6、>绝对地址2150(=2000+150)内容修改：内容100变成2100(=100+2000))。动态重定位动态重定位是在程序执行时由系统硬件完成从逻辑地址到物理地址的转换的。动态重定位是由硬件地执行时完成的，程序中不执行的程序就不做地址映射的工作，这样节省了CPU的时间。重定位寄存器的内容由操作系统用特权指令来设置，比较灵活。实现动态地址映射必须有硬件的支持，并有一定的执行时间延迟。现代计算机系统中都采用动态地址映射技术。动态重定位优缺点优点：OS可以将一个程序分散存放于不连续的内存空间，可以移动程序，有利用实现共享。能够支持程序执行中产生的地址

7、引用，如指针变量（而不仅是生成可执行文件时的地址引用）。缺点需要硬件支持（通常是CPU），OS实现较复杂。它是虚拟存储的基础。3.1.4各种存储管理方式对内存的存储管理方式，根据是否把作业全部装入，全部装入后是否分配到一个连续的存储区域，可以分为如下几种管理方式：最早出现的一种存储管理方式。在主存中仅驻留一道程序，整个用户区为一用户独占。当用户作业空间大于用户区时，该作业不能装入。这种分配方式仅能用于单用户、单任务的操作系统中，不能用于多用户系统和单用户多任务系统中。3.2单一连续分配管理方式3.2.1基本原理在单用户连续存储管理方式下，内存中仅驻

8、留一道程序，整个用户区被一用户独占。1、1、当用户作业空间大于用户区时，该作业不能装入。2、当用户作业空间小于用户区时，剩