天大《操作系统原理》学习笔记三

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1、操作系统原理—学习笔记三主主主主题题题题：：：：《操作系统原理》学习笔记内内内内容容容容：：：：《《《操作系统原理《操作系统原理》》》学习笔记》学习笔记三三三三——存储管理主存储器又称为内存储器，它是处理机可以直接访问的存储器。主存速度快，但容量有限。存储管理主要是对主存的管理，同时也涉及到主存和外存交换信息。一一一、一、、、存储管理的目的与功能存储管理的目的与功能计算机的系统结构是以内存储器为中心。受系统地址总线的限制，内存空间并不能做的很大。16位地址总线，内存最大64KB。32位地址总线，内存最大4GB。在多道系统中，多个用户作业要同时使用有限的内存空间。内存储器成为系统的“瓶颈

2、”资源。如何充分利用和有效管理内存空间，是操作系统必须完成的主要任务。在多道系统中，存储管理的目的是为系统中并发运行的多道作业提供相互独立的存储空间，并为用户使用存储器提供方便。主存储器的存储空间分为两个部分：
系统区：用于存放操作系统的程序和数据。
用户区：存放系统应用程序和用户的程序和数据。存储管理主要是对用户区的存储空间进行管理。操作系统中存储管理的功能主要有五个方面：
存储分配。为进入系统的多个作业合理地分配存储空间每个作业的程序及其数据存放在内存空间的什么区域。使用连续的内存区域，还是把它分成若干块来占用不连续的存储空间。合理组织作业占用的空间，以达到既便于程序运行时存取信息

3、，又能够最大限度地减小空间的浪费，使内存空间得到充分的利用
地址变换。用户作业调入内存空间时所处的位置是根据内存空间当时的状况决定的。一般情况下，同一个程序在每次调入内存时所占用的位置是完全不同的。为了保证程序在使用内存的不同区域时仍能正确地执行，必须把在程序执行时要访问的存储单元的位置，由用户在编制程序时所定的地址变换成它们在内存的实际地址。地址变换又称为地址重定位。
存储保护。在整个内存空间中既存放着系统的程序和数据，又有多个用户的程序和数据。保证系统的程序和数据不被用户非法访问和破坏。保证每一个用户信息的安全。做到用户之间不能相互交叉和干扰。
存储共享。为了有效地节省内存空间，对

4、于多个程序共同使用的程序和数据只需在内存中存放一个拷贝。存放这些共用程序和数据的内存区域要做到允许有关的程序在运行时都可以访问它们。操作系统原理—学习笔记三
存储扩充。在物理内存空间不变的前提下，通过软件方法为用户作业提供一个比物理内存空间大得多的存储空间。达到在一个较小的内存区域中运行较大程序的目的。操作系统的存储管理采用覆盖技术和虚拟存储技术实现内存扩充。二二二、二、、、地址重定位地址重定位作业装入内存时，必须根据装入的起始位置对作业中的地址代码进行变换，这种地址变换过程就是地址重定位。操作系统根据设计目标可以采用：
静态地址重定位
动态地址重定位1．地址重定位用户在使用汇编语言或

5、高级语言编制源程序时，是通过符号名来确定程序分支转移位置和子程序入口以及数据位置的。这些由符号名确定的作业空间称为“名字空间”。程序经过汇编或编译后形成目标程序。若干个目标程序模块经过链接后形成一个装配模块程序。在装配模块程序中程序指令和数据按照它们的位置重新编号，这种顺序编号称为相对地址。相对地址一般是以0做为参考地址。源程序中的那些符号名所确定的位置就转化成了它们在整个程序中相对地址。通常把作业的相对地址的集合称为相对地址空间，简称地址空间。内存空间的物理组织形式是按照所有存储单元的顺序依次对各个存储单元编号，存储单元的顺序编号称为内存的绝对地址。CPU访问内存，包括读取程序指令代

6、码和存取内存中的数据，都是使用绝对地址访问各个存储单元的。绝对地址的集合称为绝对地址空间或存储空间。用户作业的装配模块程序必须装入内存才能由CPU访问并执行其功能。用户作业的装配模块不可能按照其相对地址来使用对应的绝对地址，即不可能从绝对地址0占用内存空间。作业装入内存后，由于其起始地址不是0地址。需要把装配模块程序中以0为参考的相对地址变换成实际的绝对地址。在程序装入内存后，需要对程序指令中与地址有关的代码进行转换。这个相对地址向绝对地址的转换过程称为地址重定位。装配模块程序的相对地址经过地址重定位后，就成为可以由CPU直接访问的绝对地址程序。地址重定位完成的相对地址变换成内存的绝对

7、地址的操作又称为地址映射（map）。操作系统原理—学习笔记三2．静态地址重定位静态重定位是在程序装入内存后，在程序执行之前，根据所在内存的起始位置，一次性地直接修改指令中有关地址的代码。需要修改的指令代码一般是转移指令、子程序调用指令和访问数据区指令中的直接地址代码。程序装入内存后，秩序中所有涉及到直接地址的指令中的地址码都要做修改。在地址重定位时需要修改的地址码在程序中的位置称为重定位项。在地址重定位操作中相对地址向绝对地址变换时加上的装入模