计算机操作系统-第4章存储管理

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1、清华大学出版社计算机操作系统刘腾红主编ComputerOperatingSystem第4章存储管理要求学生了解存储管理的一般性概念;重点掌握分区式管理、分页式管理、分段式管理以及段页式管理的原理，在学习中要注意每种管理方式提出的背景和解决的问题，还要了解系统内部提供的软硬件支持。第4章存储管理4.1存储管理概述4.2简单的存储管理4.3分页式存储管理4.4请求分页存储管理4.5分段存储管理4.6段页式存储管理4.7WindowsXP的内存管理4.1.1内存概念与存储器层次计算机系统由计算子系统（处理机与CPU

2、）、存储子系统、I/O子系统组成。如图4-1所示4.1存储管理概述图4－1计算机系统中内存的位置4.1.1内存概念与存储器层次1．存储层次（如图4-2所示）。4.1存储管理概述图4－2计算机存储层次关系4.1.2存储管理1.内存空间管理负责内存区域的分配与回收2．重定位程序存在名字空间、逻辑地址空间和物理地址空间（如图4-3所示）4.1存储管理概述B+NM0BN0符号指令数据说明I/O说明名字空间地址空间存储空间目标程序作业i图4-3程序的名空间、逻辑地址空间和物理地址空间举例:如图4-4所示4.1存储管理概

3、述图4－4进程的寻址要求2．重定位含义:由相对地址到物理地址的地址变换(1)静态重定位程序运行之前进行重定位缺点：①一旦程序装入后，不能在内存中移动②它要求分配给程序的内存空间连续,不易实现③不利于多进程共享程序4.1存储管理概述(2)动态重定位程序运行过程中通过硬件来实现虚-实地址变换,如图4-5所示4.1存储管理概述图4－5动态重定位的过程(2)动态重定位优点:高效①内存移动简单,为存储空间紧缩与内存碎片处理提供了可能②一个程序可以存放在连续的内存空间，有利于充分利用内存。③多个进程共享程序或数据段时，可

4、以只要一个副本。4.1存储管理概述3．内存共享4．存储保护上下界限保护如图4-6（a）所示,基址、限长寄存器保护如图4-6（b）4.1存储管理概述(a)上下界限寄存器保护(b)基址、限长寄存器保护图4－6界限寄存器的存储保护4．存储保护(2)存储键保护:如图4-7所示4.1存储管理概述图4－7存储保护键的内存保护5．逻辑组织程序被逻辑化地组织成一系列的模块6．物理组织7．虚拟存储器这种技术的实质是将外存作为内存的外延对于应用程序,以为系统提供了一个足以存放当前系统运行的所有用户进程的程序与数据集的、比实际内存

5、空间大的多的存储空间，这个存储空间就是虚拟存储器。4.1存储管理概述4.2.1单一连续区分配在个人计算机中，管理方法如图4-8所示4.2简单的存储管理256KB-1图4-8单一连续区的存储空间的组织256KB-10RAM中的操作系统用户程序ROM中的操作系统（a）操作系统占用低地址区256KB-100RAM中的操作系统用户程序用户程序ROM中的操作系统（b）操作系统占用高地址区（c）操作系统分隔在存储器的两端4.2.1单一连续区分配主要缺点有：（1）存储器得不到充分利用（2）处理机的利用率比较低（3）周转时间

6、长（4）缺乏灵活性4.2简单的存储管理4.2.2分区分配根据分区方式的不同，可分为:1．固定式分区(又称为静态分区)如图4-94.2简单的存储管理图4-9固定式分区分配4.2.2分区分配2．可变式分区:如图4-10所示4.2简单的存储管理图4-10可变式分区主存分配情况2．可变式分区（1）分区说明表如图4-11所示:图中的两张表的内容是对图4-10(d)情况的描述。4.2简单的存储管理始址大小占用标志20KB32KBJ152KB6KBJ666KB58KBJ5130KB100KBJ4空表目空表目…始址大小占用标

7、志158KB8KB可用124KB6KB可用230KB26KB可用空表目空表目空表目…(a)已分配区表(b)未分配区表图4-11可变式分区说明2．可变式分区一个回收区R邻接空闲区的情况有三种，如图4-12所示。4.2简单的存储管理（c）回收区R与上下空闲区邻接128KB-1128KB-1图4-12回收区邻接空闲区的三种情况0空闲区F1R空闲区F2（a）回收区R与上空闲区邻接128KB-100空闲区F1R作业X作业XR空闲区F2（b）回收区R与下空闲区邻接2．可变式分区（2）空闲区链4.2简单的存储管理图4-13

8、附有表格信息的分区格式2．可变式分区常用空闲区链的管理方法有三种：①首次适应算法（First-Fit）图4-11(b)的未分配区表用空闲区链表示时，变为图4-14。4.2简单的存储管理图4-14首次适应算法的空闲区链2．可变式分区常用空闲区链的管理方法有三种：②最佳适应算法（Best-Fit）图4-11(b)的未分配区表用空闲区链表示时，变为图4-15。4.2简单的存储管理图4-15最佳适应算法的空