操作系统 第五章.ppt

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1、第五章    存储器管理5.1存储器的层次结构5.2程序的装入和链接5.3连续分配存储管理方式5.4对换5.5分页存储管理5.6分段存储管理5.1存储器的层次结构5.1.1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，存储器是信息处理的来源与归宿，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。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

2、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器的使用5.1.2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。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

3、其它作业或系统文件的信息。5.1.3.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=1000图5－1逻辑地址和物理地址5.2程序的装入和链接图5-2-1对

4、用户程序的处理步骤5.2.1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。2.可重定位装入方式把作业地址空间中使用的逻辑地址变换成内存空间中的物理地址的过程。又称地址映射。如下图，作业i经过重定位，把地址集合映射到以10000为始址的内存中，作为作业i的存储空间。可重定位装

5、入方式（续）图5-2-2作业装入内存时的情况重定位的类型1)静态重定位:当用户程序被装入内存时，一次性实现逻辑地址到物理地址的转换，以后不再转换（一般在装入内存时由软件完成）作业i在执行前一次变址，直到该作业完成退出内存为止。2)动态重定位在程序运行过程中要访问数据时再进行地址变换。由地址变换机构进行的地址变换，硬件上需要重定位寄存器的支持。动态重定位的实现方式重定位寄存器：在执行一条指令取操作数时，要将指令给出的有效地址(500)与重定位寄存器中的内容（1000）相加，得访问地址（1500），从而实现了地址动态修改。映象方式：

6、采用页表来描述虚、实页面的对应关系。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。5.2.2程序的链接图5-2-3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有以下优点：便于修改和更新。(2)便于实现对目标模块的共享3.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

7、到该模块并将之装入内存，把它链接到调用者模块上。凡在执行过程中未被用到的目标模块，都不会被调入内存和被链接到装入模块上，这样不仅可加快程序的装入过程，而且可节省大量的内存空间。5.3连续分配存储管理5.3.1单一连续分配在单道环境下，不管是单用户系统还是单道批处理系统，进程（作业）执行时除了系统占用一部分主存外，剩下的主存区域全部归它占用。主存可以划分为三部分：系统区、用户区、空闲区。用户占用区是一个连续的存储区所以称单一连续区存储管理。单用户系统在一段时间内，只有一个进程在内存，故内存分配管理十分简单，内存利用率低。内存分为两

8、个区域，一个供操作系统使用，一个供用户使用用户程序位于RAM中的操作系统0xFFF...0位于RAM中的操作系统用户程序0ROM中的设备驱动程序用户程序位于RAM中的操作系统0图5-3-1单一连续区存储分配示意图工作流程单一连续区分配采用静态分配和静态重定位方式