操作系统原理教程 第3章 存储器管理

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1、操作系统原理教程第3章存储器管理本章教学目标熟悉存储管理的基本功能掌握各种存储管理方式下主存分配与回收、地址转换与存储保护、管理特点熟悉在各种存储管理方式下提高主存利用率的方法本章主要内容3.1存储器管理概述3.2单用户连续存储管理方式3.3固定分区存储管理方式3.4可变分区存储管理方式3.5页式存储管理方式3.6段式存储管理方式3.7段页式存储管理方式3.8虚拟存储管理方式3.1存储器管理概述3.1.1存储器管理的主要任务3.1.2存储器管理的主要功能3.1.3程序的装入与链接3.1.4存储管理方式3.1.1存储器管理的主要任务存储管理的主要任务是尽可能方便用户

2、和提高主存储器的使用效率，使主存储器在成本、速度和规模之间获得较好的权衡。3.1.2存储器管理的主要功能1．主存空间的分配和回收2．地址转换3．主存空间的共享与保护4．主存空间的扩充3.1.3程序的装入与链接1．源程序的执行过程2．程序的链接3．程序的装入1．源程序的执行过程通常要经过编译、链接和装入几个步骤，其控制示意如图3-1所示。（1）编译。由编译程序将用户源代码编译成若干个目标模块。（2）链接。由链接程序将编译后形成的目标模块以及它们所需要的库函数，链接在一起，形成一个装入模块。（3）装入。由装入程序将装入模块装入主存的过程。2．程序的链接链接程序的功能是

3、将经过编译或汇编后所得到的一组目标模块以及它们所需要的库函数，装配成一个完整的装入模块。实现链接的方法有三种静态链接：事先进行链接，以后不再拆开的链接方式装入时动态链接：用户源程序经编译后所得到的目标模块，是在装入主存时，边装入边链接的。运行时动态链接：可将某些目标模块的链接，推迟到执行时才进行。3．程序的装入程序的装入就是把程序装入内存空间。采用三种方式（1）绝对装入方式：是由装入程序根据装入模块中的地址，将程序和数据装入主存。（2）可重定位方式：是由装入程序根据主存当前的实际使用情况，将装入模块装入到主存适当的地方。（3）动态运行时装入方式：动态运行时的装入程

4、序，在把装入模块装入主存后，并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址，而是把这种地址转换推迟到程序要真正执行时才进行。3.1.4存储管理方式单用户连续存储管理方式固定分区存储管理方式可变分区存储管理方式页式存储管理方式段式存储管理方式段页式存储管理方式虚拟存储管理方式3.2单用户连续存储管理方式3.2.1基本原理3.2.2主存空间的分配与回收3.2.3地址转换与存储保护3.2.4管理特点3.2.1基本原理这是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

5、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。3.2.2主存空间的分配与回收1．主存空间的分配采用这种存储管理方式时，主存分为两个分区（系统区和用户区），如图3-4所示。其分配过程是：首先，从作业队列中取出队首作业；判断作业的大小是否大于用户区的大小，若大于则作业不能装入，否则，可以把作业装入用户区。它一次只能装入一个作业。其主存分配流程如图3-5所示。2．主存空间的回收作业一旦进入主存，就要等到它结束后才能释放主存，再装入第二个作业即可。3.2.3地址转换与存储保护1．地址转换2．存储保护1．地址转换它采用静态分配方式。处理器设置两个寄存器：界限寄存器和

6、重定位寄存器。界限寄存器用来存放主存用户区的长度，重定位寄存器用来存放用户区的起始地址。地址转换过程是：CPU获得的逻辑地址首先与界限寄存器的值比较，若大于界限寄存器的值，产生“地址越界”中断信号，由相应的中断处理程序处理；若不大于界限寄存器的值，就与重定位寄存器中的基址相加，得到物理地址，对应于主存中的一个存储单元。其转换过程如图3-6所示。2．存储保护处理器在执行指令时，要检查其逻辑地址是否小于界限寄存器的值，若小于，则与重定位寄存器中的基址相加，产生物理地址，到主存中去执行。否则，产生一个“地址越界”中断信号，由操作系统进行处理，以达到存储保护的目的。3.2

7、.4管理特点（1）管理简单。它把主存分为两个区，用户区一次只能装入一个完整的作业，且占用一个连续的存储空间。它需要很少的软硬件支持，且便于用户了解和使用。（2）在主存中的作业不必考虑移动的问题，并且主存的回收不需要任何操作。（3）资源利用率低。不管用户区有多大，它一次只能装入一个作业，这样造成了存储空间的浪费，使系统整体资源利用率不高。（4）这种分配方式不支持虚拟存储器的实现。3.3固定分区存储管理方式3.3.1基本原理3.3.2主存空间的分配与回收3.3.3地址转换与存储保护3.3.4管理特点3.3.5对固定分区存储管理方式的改进3.3.6固定分区存储管理举例3

8、.3.1基