计算机操作系统 教学课件 作者 郁红英 冯庚豹1 第3章 存储管理1——页式存储管理.ppt

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1、第三章存储管理●3.1程序的装入与链接●编译源代码——目标代码●链接目标代码+所需库函数=装入模块●装入将装入模块装入内存，该过程也叫做地址重定位，也称地址映射●地址空间：源程序经编译后得到的目标程序，存在于它所限定的地址范围内，此范围称地址空间。地址空间是逻辑地址的集合。●存储空间：指主存中一系列存储信息的物理单元的集合，这些单元的编号称为物理地址。存储空间是物理地址的集合。程序的装入方式●重定位（地址映射）：把用户程序中的相对地址（逻辑地址）转换为主存中的绝对地址（物理地址）过程。●静态重定位：编译时产生相对地址，装入程序确定要装入模块的地址，并在装入时进行重定位，程序运行中不允许

2、在内存移动。●动态重定位编译时产生相对地址，装入程序在把装入模块装入内存时，不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址，而是推迟到程序要真正执行时才进行。静态重定位示意图动态重定位示意图程序的链接方式●静态链接对相对地址进行修改变换外部调用符号●装入时动态链接在装入内存时，边装入边链接便于软件版本的修改和更新便于实现目标模块共享●运行时动态链接运行时，用到哪个模块，再链接哪个模块，用不到的模块可不装入内存。程序的链接●连续分配指为一个用户程序分配一个连续的内存空间。●单一连续分配●固定分区分配●可变分区分配●3.2连续分配存储管理方式单一连续分配●应用范围：单用户、单任务操作系统。如：

3、CP/M、DOS2.0以下。●操作系统的任务就是将系统程序和用户程序分开。●方法：用基址-限长寄存器。固定分区分配●方法分区在系统启动后划分好，以后不能改变。●应用范围：多道程序设计系统最简单的一种方式。如：60年代的IBM360上的MFT。●划分分区方法分区大小相等分区大小不等●缺点内存利用率低动态分区●方法分区的大小和个数随系统的运行而不断改变●动态分区分配数据结构空闲分区表空闲分区链●动态分区分配算法首次适应法下次适应法最佳适应法最坏适应法●动态分区的分配和回收操作动态分区条件空闲分区链以存储空间地址递增的次序链接。优点释放时，因不改变该区在队列中的位置，因此速度快。保证高地址有

4、空闲空间，可留给大作业。缺点常用大空闲区适应小作业，从而留下小空闲区，且这些小空闲区在链表的前面，影响分配速度。动态分区分配算法最佳适应法首次适应法下次适应法最坏适应法条件空闲分区链以存储空间地址递增的次序连接成循环链，为进程分配存储空间时，不是从队首开始找，而是从上次找到的空闲空间的下一个空闲分区开始找。优点存储空间利用均衡。缺点没有了较大空闲空间，使大作业无法运行。条件空闲分区链以存储空间大小递增的次序拉链。优点若存储空间中存在与申请大小相等的空闲区，则必然被选中，否则选一个稍大的空闲区，而避免毁掉更大的空闲区。缺点小碎片增加——碎片问题严重。回收时，将空闲区插入适当的位置费时。条

5、件空闲分区链以存储空间大小递减的次序拉链。优点分配后，剩下的空闲区还好用。申请时，查找容易，因此速度快。缺点当有大作业时，可能就没有空间可用了。内存的回收●回收分区与前面一个（低地址）空闲分区F1相邻接，图（a）●回收分区与后面一个（高地址）空闲分区F2相邻接，图（b）●回收分区与前、后两个空闲分区F1和F2均相邻，图（c）●回收分区不与其它空闲分区相邻接离散分配方式的引入连续分配方式带来的问题是会在存储空间中产生许多“碎片”。能否将进程分配到许多不相邻的分区中呢？由此产生离散分配方式。●分页存储管理方式存储管理的需要●分段存储管理方式用户编程的需要基本方法●将进程的逻辑地址空间分成若

6、干个大小相等的片，称为页面或页；●内存空间分成与页大小相等的若干个存储块，称为物理块或页框。●在为进程分配内存时，以块为单位，将进程中的若干页分别装入多个可以不相邻的块中。●3.3页式存储管理●页面的大小由机器的地址结构决定的。●页面的大小的权衡●页面较小----内存碎片小；页表过长，占用较大内存空间。●页面较大----页表短，占用较少内存；内存碎片大。●通常页面的大小要适中，在512B~4MB之间。页面大小的选择●逻辑地址被分为两部分：●页号●页内位移●例如逻辑地址1500的二进制形式为0000010111011100由于页的大小为1024B，故页内位移占10位，剩下6位为页号●逻辑

7、地址1500对应的页号为1（二进制为000001）●页内位移为476（二进制为0111011100）页式存储管理逻辑地址结构地址变换机构快表由于页表放在内存，使得CPU存取一个数据时，要两次访问内存，为了提高速度，增设快表（高速缓存）。两级和多级页表●SUN公司的SPARC支持三级页表●Motorola公司的68032支持四级页表●现代的计算机系统都支持大的逻辑地址空间，当地址空间较大（32位或64位）如32位时，若页面大小为4KB=212B，