计算机操作系统 第四章 存储器管理.ppt

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1、第四章   存储器管理(1)第四章    存储器管理引言存储器的层次结构4.1程序的装入和链接4.2连续分配方式第四章    存储器管理引言存储器的层次结构引言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。存储器的层次结构引言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

2、廉、不易变的由操作系统协调这些存储器的使用引言3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。引言3存储管理的目的（续）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。引言4基本概念1.定位（存储分配）：为具体的程序和数据

3、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。引言4基本概念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符号指令数据说明I/O说明引言4基本概念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地址映射LoadA2003456。。1200物理地址空间LoadAdata1data13456源程序LoadA20034560100200编译连接逻辑地址空间BA=100

4、0图4－1名空间、地址空间、存储空间引言4基本概念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引言4基本概念引言4基本概念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

5、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。）引言4基本概念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）引言4基本概念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。引言4

6、基本概念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第四章    存储器管理4.1程序的装入和链接4.1程序的装入和链接图4-2-1对用户程序的处理步骤4.1.1程序的装入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

7、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。图4-2-2作业装入内存时的情况2.可重定位装入方式4.1.1程序的装入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。4.1.1程序的装入3.动态运行时装入方式4.2.2程序的链接图4-2-3程序链接示意图1.静态链接方式2.装入时动态链接装入时动态链接方式