计算机操作系统第6章存储器管理

《计算机操作系统第6章存储器管理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、计算机操作系统第6章存储器管理计算机作为信息处理的工具，其重要的特点之一是具有存储能力。计算机的存储系统主要包括内存储器和外存储器。内存储器为执行内存，存放处理器执行时所需要的所有代码和数据。外存储器是辅助存储器，存放需要长期保存的信息。外存储器保存的信息必须进入内存储器后才能被处理器运行。存储器管理是操作系统的主要功能之一，本章所述的存储器管理是指对内存储器的管理。虽然计算机系统的内存容量不断增大，但仍然难以满足软件发展的需求。对内存资源管理是否有效，不仅关系到内存本身的利用率，还关系到整个系统性能和效率。内存管理分为连续管理方式和离散管理方式。连续管理方式将用户程序连续放置在

2、内存，适合单道程序环境。离散管理方式将用户程序以分页或分段方式放置在内存，适合多道程序环境。离散分配方式也是实现虚拟存储器管理的基础。本章针对传统存储器管理进行讲解，虚拟存储器管理在下一章中讲述。本章的主要内容如下：存储器管理概述连续存储管理分页式存储管理分段式存储管理6.1存储器管理概述6.1.1存储器的层次对计算机存储系统的基本要求是存储容量大、存取速度快、成本价格低。按照计算机的体系结构，计算机存储系统可以划分为3个层次，分别是：处理器寄存器和高速缓存、内存储器、外存储器，如图6.1所示。图6.1计算机存储系统层次划分6.1.2存储管理目的和功能1、主存储器的分配和回收内存

3、分配的主要任务是为每一道程序分配内存空间，使它们“各得其所”。2、提高主存储器的利用率，减少不可用的存储空间（称为“零头），允许多道程序动态共享主存。3、存储保护内存保护的任务是确保每道程序都在自己的内存空间运行，互不干扰。4、内存扩充内存扩充的任务是从逻辑上来扩充内存容量，使用户认为系统所拥有的内存空间远比其实际的内存空间（硬件RAM）大的多。5、地址重定位6.1.3程序准备执行用户用高级语言编写的源程序，需要经过编译、链接和装入之后，才能被处理器运行。编译将用户用高级语言编写的源程序转换为目标模块；链接将用户程序需要的所有目标模块链接在一起，形成一个可执行模块，即装入模块；装

4、入将装入模块放入内存。用户程序的编译、链接和装入过程之间的关系如图6.2所示图6.2程序的编译、链接、加载6.1.3程序准备执行（续）1．链接链接是将用户程序所需要的所有目标模块链接在一起的过程。链接的方式有静态链接、装入时动态链接和运行时动态链接。（1）静态链接静态链接指链接过程在程序装入内存前完成并形成整个程序的逻辑地址空间。通常，由编译产生的所有目标模块的起始地址可能都是从0开始，每个模块中的程序代码地址都是相对于模块的起始地址。经过静态链接后，模块的地址重新编排，改写相关的地址。6.1.3程序准备执行（续）图6.3程序链接模块ACALLBreturn模块BCALLCret

5、urn模块Creturn0L-10M-10N-1模块AJSRLreturn模块BJSRL+Mreturn模块Creturn链接后链接前6.1.3程序准备执行（续）（2）装入时动态链接经编译后的模块在装入内存准备运行前进行链接优点：便于修改和更新程序便于共享，节省外存空间缺点：共享模块并没有减少内存占用量（3）运行时动态链接在执行过程中若发现需要的某目标模块没有装入内存链接，则将它装入内存并链接。优点：模块共享提高内存利用率6.1.3程序准备执行（续）2．装入目标模块放入内存的过程为装入过程。装入过程实现了程序的逻辑地址和物理地址之间的变换。装入过程有三种方式，分别为：绝对装入方式

6、、静态重定位装入方式和动态重定位装入方式。绝对装入：程序使用绝对地址编写，装入内存时装入到程序规定的地方，不需要进行地址变换。静态重定位装入：程序使用逻辑地址编写，装入内存后在执行之前进行地址变换。动态重定位装入：程序使用逻辑地址编写，装入内存后在执行每条指令存取内存前进行地址变换。6.1.4地址重定位1.名字空间、地址空间和存储空间符号地址：在源程序中，是通过符号名来访问子程序和数据的，这些符号名实际代表了地址，称为符号地址。例如，变量，子程序名，函数名，标号等。名字空间：我们把程序中符号名的集合称为“名字空间”。逻辑地址/程序地址/虚地址：程序中使用的从0开始进行编址的地址，

7、可以是一维或二维地址。（逻辑）地址空间/程序空间：程序中逻辑地址的集合。内存地址/物理地址/绝对地址：内存单元的地址物理空间/存储空间/内存空间:内存地址的集合，是一维线性空间。6.1.4地址重定位-1地址重定位：要把它装入内存执行，就要确定装入内存的实际物理地址，并修改程序中与地址有关的代码，把逻辑地址变换为物理地址，这个过程称为地址重定位。程序的名字空间、地址空间和存储空间之间的关系如图所示汇编/编译地址重定位连接装入名字空间地址空间存储空间（相对地址/逻辑地址空间）（绝对地