操作系统第7章内存管理.ppt

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1、1第7章内存管理主要内容7.1内存管理的需求7.2内存分区7.3分页7.4分段7.5安全问题（自学）27.1内存管理的需求重定位保护共享逻辑组织物理组织37.1重定位逻辑地址（虚地址）：CPU所生成的地址物理地址（实地址）：内存单元所看到的地址重定位（地址转换）：把逻辑地址转换为物理地址静态重定位地址转换工作在进程执行前一次完成；无须硬件支持，易于实现，但不允许程序在执行过程中移动位置。动态重定位地址转换推迟到最后的可能时刻，即进程执行时才完成；允许程序在主存中移动、便于主存共享、主存利用率高。47.1.2保护保护操作系统不受用户进

2、程所影响，保护用户进程不受其他用户进程所影响方法存储键保护系统将主存划分成大小相等的若干存储块，并给每个存储块都分配一个单独的保护键（锁）；在程序状态字PSW中设置有保护键字段，对不同的作业赋予不同的代码（钥匙）；钥匙和锁相配才允许访问界限寄存器（下页图）上、下界防护：硬件为分给用户作业的连续的主存空间设置一对上、下界，分别指向该存储空间的上、下界基址、限长防护：基址寄存器存放当前正执行者的程序地址空间所占分区的始址，限长寄存器存放该地址空间的长度5下限寄存器2000上限寄存器3500基址寄存器2000限长寄存器1500进程id下限

3、+上限寄存器基址+限长寄存器11000+19991000+99922000+35002000+150034000+50004000+1000内存映像……进程1进程2进程3……100019992000350040005000正运行的进程是进程267.1.3共享某些场合，允许多个进程访问内存的同一部分。多个进程执行同一个程序，允许每个进程访问该程序的同一个副本合作完成同一个任务的进程可能需要共享访问相同的数据结构77.1.4逻辑组织希望操作系统和计算机硬件能够有效地处理以某种模块的形式组织的用户程序和数据。7.1.5物理组织两级存储结构

4、：内存和外存大容量的外存可以用于长期存储程序和数据较小的内存则用于保存当前使用的程序和数据内存和外存之间信息流的组织87.2内存分区7.2.1固定分区1、分区大小大小相等的分区程序可能太大而不能放到一个分区中内存的利用率非常低，会有内部碎片大小不等的分区可缓解上述问题，但不能完全解决。9102、放置算法大小相等的分区只要存在可用的分区，进程就可以装入分区。若所有分区都被处于不可运行状态的进程所占据，则选择其中一个进程换出，为新进程让出空间。大小不等的分区把每个进程分配到能够容纳它的最小分区。每个分区维护一个调度队列，用于保存从这个分

5、区换出的进程。为所有进程只提供一个队列。1112固定分区方案的缺陷分区的数目在系统生成阶段已经确定，限制了系统中活动进程的数目。分区大小在系统生成阶段事先设置，小作业不能有效地利用分区空间。固定分区案例早期的IBM主机操作系统OS/MFT具有固定任务数的多道程序设计系统137.2.2动态分区分区长度和数目是可变的，当进程被装入内存时，系统会给它分配一块和它所需容量完全相等的内存空间。IBM主机操作系统OS/MVT具有可变任务数的多道程序设计系统缺陷外部碎片外部碎片解决方法压缩费时且浪费处理器时间141516放置算法首次适配（Firs

6、tFit）从开始扫描内存，选择大小足够的第一个可用块；下次适配（NextFit）首次适配的变种，每次分配时从未分配区的上次扫描结束处顺序查找，选择下一个大小足够的可用块。最佳适配（BestFit）选择与要求的大小最接近的块。最差适配（WorstFit）选择符合要求大小的最大容量的块。17WorstFit187.2.3伙伴系统伙伴系统是一种固定分区和可变分区折中的主存管理算法。伙伴系统分配原理可用于分配的整个空间被视为一个大小为2U的块，若请求的大小s满足2U-1﹤s≤2U,则分配整个空间；否则，该块被分成两个大小相等的伙伴2U-1，

7、如果有2U-2﹤s≤2U-1，则给该请求分配两个伙伴中的任何一个，否则，其中一个伙伴又被分成两半……，该过程一直继续，直到产生大于或等于s的最小块。1920217.3分页内存被划分成大小固定相等的块（页框），且块相对比较小，每个进程也被分成同样大小的块（页）。进程中称为页的块可以指定到内存中称为页框的可用块。分页与固定分区的区别分页技术的分区相当小一个程序可以占据多个分区一个程序占据的多个分区不需要是连续的22页0页1页2页314370123页0页2页1页301234567逻辑内存页表物理内存页号页框号页框号页表23逻辑地址（页号，

8、偏移量）物理地址（页框号，偏移量）转换56120123页表例：说明：页大小为4B，页表如图所示，将逻辑地址0、3、4、13转换为相应物理地址答案：20、23、24、90/4=0…05×4+0=203/4=0…35×4+3=234/4=