[管理学]第4章存储管理

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1、第4章存储管理内容提要本章首先概述了计算机存储系统的层次结构、存储管理的几个基本概念，然后简要介绍了分区存储管理方案，详细介绍了分页、分段与段页式存储管理方案，并详述了虚拟存储管理技术的有关概念、方法和具体实现技术。教学目标1．计算机系统的分级存储体系。2．掌握地址映射的基本概念与方法。3．理解分区存储管理的有关概念与方法。4．掌握分页存储管理、的有关概念与方法。5．掌握请求页式存储管理的概念和页面置换算法。6．理解分段、段页式存储管理的概念和相关技术。第4章存储管理众所周知,存储器是计算机的重要资源。它不仅要为CPU提供执行的指令和

2、数据,而且还要与I/O系统频繁地进行数据交换。因此,如何管理存贮器，使它得到充分利用，这是操作系统的重要课题。重要资源“瓶颈”：关键、紧张帕金森定律内存多大，程序多长4.1存储管理概述4.1.1计算机存储系统分层结构容量小大速度高低成本高低存取频度高低在辅助硬件与操作系统的支持下,将不同速度、价格、容量的存储介质构成为统一的整体,使整个存储子系统达到了性能与价格的很好权衡。4.1.2用户程序的处理过程用户的程序处理可分为三个阶段(1)编译(2)链接(3)装入1逻辑地址用户的程序经过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

3、首地址为0，其余指令中的地址都相对于首地址0来编址。逻辑地址也叫做相对地址或虚地址。源程序经编译或连接后，目标代码所限定的地址域叫该程序的地址空间。4.1.3存储管理的几个基本概念2物理地址内存中存储单元的地址是物理地址。物理地址也叫绝对地址,或实地址。存储空间是指物理存储器中全部物理单元的集合所限定的空间。思考题:地址空间大小由谁决定?存储空间大小由谁决定?程序可以在地址空间中运行吗?4.1.3存储管理的几个基本概念。。LoadA,DataData3456源程序LoadA,20034560100200编译连接逻辑地址空间逻辑地址、物

4、理地址和地址映射3地址重定位(Relocation)LoadA,200地址映射100034561200物理地址空间11004.1.3存储管理的几个基本概念由于地址空间的逻辑地址往往与分配到的存储空间的物理地址不一致,而处理机执行用户程序时,所要访问的指令和数据地址必须是实际的物理地址。这样必须把逻辑地址转换为物理地址。这种把程序相对地址空间的逻辑地址转换为存储空间的物理地址的工作叫地址重定位,又叫地址映射或地址变换。根据用户程序地址变换的时间和所采用的技术不同,地址重定位的方式可分为静态重定位和动态重定位两种。3地址重定位(Reloc

5、ation)(1)静态重定位系统需要一个静态重定位程序。在作业装入时，装入程序把用户程序地址空间中的指令和数据的相对地址全部转换成存贮空间的绝对地址。由于地址转换工作是在程序执行前集中一次完成，这样在程序执行时要访问的地址就是实际主存的地址。我们把这种由装入程序进行的地址变换叫静态重定位。3地址重定位(Relocation)。静态重定位3地址重定位(Relocation)地址映射1000LoadA,120034561200物理地址空间LoadA,20034560100200逻辑地址空间11003地址重定位(Relocation)静态重

6、定位的优点：静态重定位不需要硬件支持,因而容易实现。缺点：静态重定位是在程序装入时进行的,要求程序占有连续的存储区；不能实现存储器共享,程序执行时也不允许其代码在主存移动。主存利用率较低。(2)动态重定位动态重定位是靠硬件的地址转换机构来实现的。通常采用的办法是设置一个重定位寄存器。在存储管理为程序分配一个主存区域后，装入程序把程序和数据原样装入到分配的存储区中，然后把这个存储区的起始地址送入重定位寄存器中。在程序执行时，当访问指令或数据时,都要进行逻辑地址到绝对地址的转换。由于这种定位方式是在程序执行过程中进行的，所以叫动态重定位。

7、3地址重定位(Relocation)假定一个程序装入到起始地址为1000的内存区中。当CPU执行取指令操作“LOADA,200”时,该指令所在的地址为100。这样CPU地址寄存器的内容为100。为了执行取指令,首先系统对其进行地址重定位。重定位装置将相对地址100与重地位寄存器中的1000相加,生成绝对地址,并将该地址送内存地址寄存器,实现取指令的操作。执行该指令时，取操作数也需要进行地址变换，操作数的逻辑地址为200，变换为物理地址1200。如下图所示3地址重定位(Relocation)3地址重定位(Relocation)11001

8、200物理地址空间+1000RR.........LOADA,200345620010001200LoadA,20034560100200逻辑地址空间与静态重定位相比，动态重定位有如下优点：①主存利用率高。为了充分利用主