【精品】存储器管理

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1、第四章存储器管理4.1存储器的层次结构4.1.1存储器的层次结构1.存储器的层次结构在现代计算机系统中，存储器是信息外理的来源与归宿，占据重要位置。但是，在现有技术条件下，任何一种存储装置，都无法同时从速度与容量两方面，满足用户的需求。实际上它们组成了一个速度由快到慢，容量由小到大的存储装置层次。大容宣磁聊存储器存储装置层次2•各种存储器•高速缓存Cache：少量的、非常快速、昂贵、易变的•内存RAM：若干兆字节、中等速度、中等价格、易变的•磁盘：数百兆或数千兆字节、低速、价廉、不易变的•由操作系统协调这些存储

2、器的使用4.1.2存储管理的目的1）主存的分配和管理：当用户需要内存时，系统为之分配相应的存储空间；不需要时，及时回收，以供其它用户使用。2）提高主存储器的利用率：不仅能使多道程序动态地共享主存，提高主存利用率，最好还能共享主存中某个区域的信息。3）“扩充”主存容量：为用户提供比主存物理空间大得多的地址空间，以至使用户感觉他的作业是在这样一个大的存储器中运行。4）存储保护：确保多道程序都在各自分配到存储区域内操作，互不干扰，防止一道程序破坏其它作业或系统文件的信息。4.1.3.基本概念1•定位（存储分配）：为具

3、体的程序和数据等分配存储单元或存储区工作。2•映射：把逻辑地址转换为相应的物理地址的过程。3•隔离：按存取权限把合法区与非法区分隔，实现存储保护。4•名空间•程序员在程序中定义的标识符•程序符号集合•由程序员自定义•没有地址的概念地址空间及存储空间5•地址空间•程序用来访问信息所用地址单元的集合•逻辑（相对）地址的集合•由编译程序生成6•存储空间•主存中物理单元的集合•物理（绝对）地址的集合•由装配程序等生成7•逻辑地址与物理地址•逻辑地址（相对地址，虚地址）:用户的程序经过汇编或编译后形成目标代码，目标代码通

4、常采用相对地址的形式，其首地址为0,其余指令中的地址都相对于首地址而编址。不能用逻辑地址在内存中读取信息•物理地址（绝对地址，实地址）内存中存储单元的地址，可直接寻址8•存储共享•内存共享：两个或多个进程共用内存中相同区域•目的：节省内存空间，提高内存利用率•实现进程通信（数据共享）•共享内容：代码共享，要求代码为纯代码数据共享9•存储保护与安全保护目的：为多个程序共享内存提供保障，使在内存中的各道程序，只能访问它自己的区域，避免各道程序间相互干拢，特别是当一道程序发生错误时，不致于影响其他程序的运行。通常由硬

5、件完成保护功能，由软件辅助实现。（特权指令不能完成存储保护。）1）存储保护•保护系统程序区不被用户侵犯（有意或无意的）•不允许用户程序读写不属于自己地址空间的数据（系统区地址空间，其他用户程序的地址空间）2）保护过程…防止地址越界每个进程都有自己独立的进程空间，如果一个进程在运行时所产生的地址在其地址空间之外，则发生地址越界。即当程序要访问某个内存单元时，由硬件检查是否允许，如果允许则执行，否则产生地址越界中断，由操作系统进行相应处理。10・内存“扩充”通过虚拟存储技术实现•用户在编制程序时，不应该受内存容量限

6、制，所以要采用一定技术来“扩充”内存的容量，使用户得到比实际内存容量大的多的内存空间•具体实现是在硬件支持下，软硬件相互协作，将内存和外存结合起来统一使用。通过这种方法把内存扩充，使用户在编制程序时不受内存限制4.2程序的装入和链接K存第三步V第二步-V第一步绸泽坯字"生的目标串块1.绝对装入方式程序中所使用的绝对地址，可在编译或汇编时给出，也可由程序员直接赋予。但在由程序员直接给出绝对地址时，不仅要求程序员熟悉内存的使用情况，而且一旦程序或数据被修改后，可能要改变程序中的所有地址。因此，通常是宁可在程序中采用

7、符号地址,然后在编译或汇编时，再将这些符号地址转换为绝对地址。2.可重定位装入方式3・动态运行时装入方式动态运行时的装入程序，在把装入模块装入内存后，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真正要执行时才进行。因此，装入内存后的所有地址都仍是相对地址。4.2.2程序的链接（a）目标模块1・静态链接方式0模块A0模块ACALLB;TWT”L-1Retiini:L-lJOJtvRetimi:L模块Bv0模块B—CALLC:M-1Retiini：l+m-iReturn:l+m模块CY

8、0模块cN-1Retiini:l+m+n-iReturn：0）装入模块1.装入时动态链接编译后得到的目标模块，在装入内存时，边装入边链接。优点：便于修改和更新。（2）便于实现对目标模块的共享。2.运行时动态链接这种链接方式是将对某些模块的链接推迟到执行时才执行，即，在执行过程中，当发现一个被调用模块尚未装入内存时，立即由OS去找到该模块并将之装入内存，把它链接到调用者模块上。凡在执行过