网络操作系统 潘峰 高佳琴 主编 第4章 存储器管理

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1、第4章存储器管理4.1存储器管理概述4.1.1存储器管理的任务和功能操作系统中的存储器管理就是负责管理计算机系统中的主存储器，任务是尽可能地提高主存储器的使用效率和方便用户。具体地说，存储器管理应实现如下功能。1．主存的分配与回收2．地址转换3．存储保护4．主存扩充4.1.2存储分配方式存储分配主要解决了多道作业之间划分内存空间的问题。通常存储分配有三种方式：1．直接分配方式这种方式指程序员在编写程序或编译程序对源程序编译时采用实际存储地址。采用这种方式，必须事先划定作业的可用空间，因此这种直接存储分配方式，存储空间的利用率不高，对用户使用也不方便

2、。2．静态分配方式这种方式是在将作业装入内存时才确定它们在主存中的位置的。采用这种分配方式，在一个作业装入时必须分配其要求的全部内存空间，如果没有足够的存储空间就不能装入该作业。此外，作业一旦进入内存，在整个运行过程中不能在内存中移动，也不能再申请内存空间。3．动态分配方式这种方式中作业在内存中的位置也是在装入时确定的，但在其执行过程中可根据需要申请附加的存储空间。当作业不再需要其占用的内存空间时，可以归还给系统。此外，作业在运行过程中可以在内存中移动。4.1.3重定位1．重定位的概念主存中每个存储单元都有一个地址与之相对应，将其称之为物理地址或绝

3、对地址。由一系列存储单元所限定的地址范围称为内存空间或物理空间。用户编程时使用的地址称为逻辑地址或相对地址，由这些地址形成的地址范围称为地址空间。一般情况下，作业装入内存时分配的内存空间与它的地址空间是不一致的。因此，作业所要访问的指令、数据的实际地址和地址空间中的地址是不同的。如果不对有关地址加以修改，将导致错误的结果。为了保证程序执行的正确性，需要对程序中的地址进行转换，这种将逻辑地址转换为物理地址的过程称为地址重定位，也称为地址映射。2．重定位的分类根据地址转换进行的时间和采用的技术不同，可以将重定位分为两类：静态重定位和动态重定位。（1）静

4、态重定位静态重定位是在目标程序装入内存时，由装入程序对目标程序中的指令和数据的地址进行修改，即把程序的逻辑地址都转换成物理地址。对每个程序来说，这种地址转换只在装入时一次完成，在程序运行过程中不再进行重定位。（2）动态重定位动态重定位是在程序执行期间每次访问内存之前进行重定位。这种方式通常设置一个地址寄存器，其中放有当前正在执行的程序在内存空间中的起始地址，作业执行时，只要把指令的逻辑地址与地址寄存器中的值相加，就可以得到绝对地址了。4.2连续分配存储管理方式连续分配是指为一个用户程序分配一个连续的内存空间。连续分配方式主要有两种：单一连续分配方式

5、和分区分配方式，其中分区分配方式又分为固定分区分配方式和可变分区分配方式。4.2.1单一连续分配方式单一连续分配方式是最简单的一种存储管理方式，通常只能用于单用户单任务的操作系统。采用这种存储管理方式时，内存分为系统区和用户区。系统区仅提供给操作系统使用，用户区是指除系统区以外的全部内存空间，提供给用户使用。单一连续分配方式的优点是管理简单，使用方便，只需要很少的软件和硬件支持，适合于工作负荷比较轻的单道批处理操作系统。单一连续分配方式的缺点主要表现在以下两点。（1）资源利用率低。无论用户区有多大，一次只能装入一个作业，造成了存储空间的浪费，使系统

6、整体资源利用率不高。（2）不支持虚拟存储器的实现，作业的大小受主存容量的限制。4.2.2固定分区分配方式固定分区存储管理是最早使用的一种可以运行多道程序的存储管理方式。它将内存空间划分为若干个大小固定的区域，每一个区域称为一个分区，每个分区可以装入一个作业，一个作业也只能装入一个分区中，这样可以装入多个作业，使它们并发执行。这种存储管理方式适用于多道程序设计系统。可用以下两种方法来划分分区：（1）分区大小相等使所有的内存分区大小相等。缺点是当程序太小时，会造成主存空间的浪费；当程序太大时，可能因分区容量不够而装不下程序，导致程序无法执行。这种方法一

7、般用于一台计算机控制多个相同对象的情况下。（2）分区大小不等。为了克服分区大小相等分配方法的缺点，可在主存中划分出多个较小的分区、适量的中等分区及少量的大分区。对于大小不同的程序，分别为之分配相应大小的分区。固定分区存储管理方式的优点是比较简单，容易实现。但缺点是主存空间浪费严重。由于作业的大小并不一定与某个分区的大小相等，因此，在绝大多数已分配的分区中，都有一部分存储空间被浪费掉了。而且分区总数固定，也限制了并发执行的作业数目。4.2.3可变分区分配方式可变分区存储管理方式又称为动态分区存储管理方式，这种分配方式并不预先设置分区的数量和大小，而是

8、根据用户作业的大小，动态地对主存进行划分，使分区的大小正好满足作业的需要。可变分区分配方式较之固定分区存储管理方式有较大的