第4章__存储管理ppt课件计算机操作系统第三版

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1、第4章存储管理4.1概述4.2分区存储管理方案4.3页式存储管理4.4段式存储管理4.5段页式存储管理4.6交换技术与覆盖技术4.7虚拟存储4.8高速缓冲存储器4.9内存管理实例分析习题4.1概述存储器是计算机系统中的重要组成部分，随着计算机技术的飞速发展和内存价格的降低，现代计算机中的内存也在不断增加，已经达到GB的范围。4.1.1存储体系存储器的功能是保存指令和数据，它的发展方向是高速、大容量和小体积，诸如内存在访问速度方面的发展有DRAM、SDRAM、SRAM等技术；而磁盘技术的发展方向主要在大容量方面，比如接口标准、存储密度等。存储组织的功能是在存储技术和CPU寻址技术许

2、可的范围内组织合理的存储结构，其依据是访问速度的匹配关系、容量要求和价格。常见的存储结构有两种：“寄存器—内存——外存”结构和“寄存器—快速缓存—内存—外存”结构。图4.1所示的是“寄存器—快速缓存—内存—外存”结构。图4.1存储层次结构从源程序到程序执行编译：编译程序由编译程序（Compiler）将用户源代码编译成若干个目标模块。链接：链接程序由链接程序（Linker）将编译后形成的一组目标模块，以及它们所需要的库函数链接在一起，形成装入模块。装入：装入程序由装入程序（Loader）将装入模块复制到内存中。库汇编编译主子1子2目标模块链接程序装入模块库主子1子2装入程序内存库主

3、子1子2地址空间的概念物理（绝对）地址——程序执行每个内存单元的固定顺序地址（编号）。逻辑（相对）地址——装入（汇编编译）被链接装配（或汇编、编译）后的目标模块所限定的地址的集合；相对于某个基准量（通常为：0）的编址。物理地址内存000000000100002...0100001FFF主子1子2主子1子2逻辑地址装入模块000...FFF主子1子2相对地址源程序/单个目标模块0005FF0005FF0003FF4.1.2地址重定位可执行文件的建立过程是：源程序→编译→目标模块(多个目标模块或程序库)→链接→可执行文件。当程序执行时由操作系统装入内存而成为进程。对程序员来说，数据的

4、存放地址是由符号决定的，故称为符号名地址，或者称为名地址。当程序被装入内存时，程序的逻辑地址被转换成内存的物理地址，称为地址重定位。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)和内存地址的对应问题。这是由操作系统中的装入程序Loader来完成的，如图4.2所示。图4.2地址重定位1．绝对装入(absoluteloading)在可执行文件中记录内存地址，装入时直接定位于上述内存地址的方式称为绝对装入(或者称为固定地址再定位)。在这种方式下，程序的地址再定位是在执行之前被确定的，也就是在编译、链接时直接制定程序在执行时访问的实际存储器地址。这样，程序的地址空间和内存地址空

5、间是一一对应的。单片机或者单用户系统常采用这种方式。固定地址再定位的优点是装入过程简单；缺点是过于依赖于硬件结构，不适合多道程序系统。2．可重定位装入(relocatableloading)可重定位装入方式是指在可执行文件中，列出各个需要重定位的地址单元和相对地址值，装入时再根据所定位的内存地址去修改每个重定位地址项，添加相应的偏移量。一个有相对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，就需要进行地址变换，或称地址映射，即地址的再定位。地址再定位有两种方式：静态再定位和动态再定位。1)静态再定位静态再定位是指当程序执行时，由装入程序运行重定位程序，根据作业在内存重分

6、配的起始地址，将可执行的目标代码装入到指定内存中。所谓静态，是指地址定位完成后，在程序的执行期间将不会再发生变化。静态再定位是在程序执行之前进行地址再定位的，这一工作通常是由装配程序完成的。静态重定位示意图静态地址再定位的优点是：无需硬件地址变化机构支持，容易实现；无需硬件支持，它只要求程序本身是可再定位的；它只对那些要修改的地址部分做出某种标识，再由专门设计的程序来完成。在早期的操作系统中大多数都采用这种方法。静态地址再定位的缺点是：必须给作业分配一个连续的存储区域，该存储区不能分布在内存的不同区域；在作业的执行期间不能扩充存储空间，也不能在内存中移动，因而不能重新分配内存，不

7、利于内存的有效利用；多个用户很难共享内存中的同一程序，如若共享同一程序，则各用户必须使用自己的副本。2)动态再定位动态地址再定位是在程序执行期间，在每次存储访问之前进行的。程序在装入内存时，并不修改程序的逻辑地址值，而是在访问物理内存之前，再实时地将逻辑地址转换成物理地址。在这种情况下，其实现机制要依赖硬件地址变换机构，即通过基地址寄存器BR、变址寄存器VR计算出指令的有效地址，再利用硬件机构实现地址变换，如图4.3所示。图4.3动态地址再定位的原理从图4.3中可以看出：当程序开