[工学]第5章存储管理.ppt

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1、计算机操作系统第五章存储管理张海宾1第五章存储管理内存的组织方式存储共享和各种分配算法逻辑地址与物理地址的对应关系，即地址变换内存中数据区和代码区的保护虚拟存储和虚拟存储的调度算法25.1概述冯·诺依曼原理：存储程序，执行程序。并行系统：对系统中存在的多个程序进行管理，主要工作之一就是存储管理。存储器的功能是保存指令和数据，发展方向是高速、大容量和小体积。35.1概述存储体系存储层次结构依据访问速度的匹配关系、容量要求和价格，在存储技术和CPU寻址技术许可的范围内组织合理的存储结构。容量增大，单价下降访问速度加快45.1概述存储

2、管理的目的通过地址转换，使得用户和用户程序不涉及内存物理的细节为用户程序完成程序的装入提高内存的利用率，弥补用户对内存容量的需求和内存实际容量之间的差距解决内存速度和CPU速度不匹配的问题在不连续技术下，实现内存共享55.1概述存储管理的任务存储分配和回收：是存储管理的主要内容。讨论其算法和相应的数据结构。地址变换(地址再定位)：可执行文件生成中的链接技术、程序加载时的重定位技术，进程运行时硬件和软件的地址变换技术和机构。存储共享和保护：代码和数据共享，对地址空间的访问权限（读、写、执行）。存储器扩充：它涉及存储器的逻辑组织和物

3、理组织，有两种控制方式：由应用程序控制：覆盖；由OS控制：交换（整个进程空间），请求调入和预调入（部分进程空间）65.1概述地址重定位可执行文件的建立：源程序，编译，成为目标模块（多个目标模块或程序库），链接，成为可执行文件；装入内存，成为进程。虚拟地址：对程序员来说，数据的存放地址是由符号决定的，故称符号名地址，或者称为名地址，而把源程序的地址空间叫做符号名地址空间或者名空间。它是从0号单元开始编址，并顺序分配所有的符号名所对应的地址单元，所以它不是内存中的真正地址，故称为相对地址，程序地址，逻辑地址，虚拟地址。75.1概述地

4、址重定位当程序被装入内存时，程序的逻辑地址被转换成内存的物理地址，称为地址重定位。在可执行文件装入时需要解决可执行文件中地址（指令和数据）和内存地址的对应。由操作系统中的装入程序Loader来完成。85.1概述地址重定位地址空间：源程序经过汇编或编译后再经过链接程序加工形成程序的装配模块形式，即转换为相对地址编址形式，它是以0为基址顺序进行编址的。把程序中由相对地址组成的空间叫做逻辑地址空间。逻辑地址空间通过地址重定位机构转换到绝对地址空间，绝对地址空间也叫物理地址空间。存储空间：逻辑地址空间(简称地址空间)是逻辑地址的集合，物

5、理地址空间(简称存储空间)是物理地址的集合。95.1概述静态再定位：静态是指地址定位完成后，在程序的执行期间将不会再发生变化。静态再定位是在程序执行之前进行地址再定位。105.1概述静态再定位：优点：无需硬件支持，容易实现，它只要求程序本身是可再定位的，它只对那些要修改的地址部分做出某种标识，地址再定位由专门设计的程序来完成。缺点：程序经地址再定位后就不能再移动了，因而不能重新分配内存，不利于内存的有效利用。程序在存储空间中只能连续分配，不能分布在内存的不同区域。若干用户很难共享内存中的同一程序，如若共享同一程序，则各用户必须使

6、用自己的副本。115.1概述动态再定位就是程序在装入内存时，不修改程序的逻辑地址值，程序在访问物理内存之前，在实时的将逻辑地址转换成物理地址。其实现机制要依赖硬件地址变化机构。主要是基地址寄存器BR，变址寄存器VR。125.1概述动态再定位优点：程序在执行期间可以换入和换出内存，可以解决内存紧张；可以在内存中移动，把内存中的碎片集中起来，可以充分利用空间；不必给程序分配连续的内存空间，可以较好的利用较小的内存块；可以实现共享。缺点：需要附加的硬件支持，实现存储管理的软件算法比较复杂。135.1概述动态运行期装入(DynamicR

7、un-TimeLoading)在可执行文件中记录虚拟内存地址，装入和执行时通过硬件地址变换机构，完成虚拟地址到实际内存地址的变换。优点：OS可以将一个程序分散存放于不连续的内存空间，可以移动程序，有利于实现共享；能够支持程序执行过程中产生的地址引用，如指针变量（而不仅是生成可执行文件时的地址引用）缺点：需要硬件支持（通常是CPU），OS实现较复杂－是虚拟存储的基础145.1概述存储管理方案分区存储管理方案：连续存储管理方案，需要一次性全部装入内存，包括固定分区和可变分区两种方案。方法简单，有内碎片和外碎片。段式存储管理方案：不连

8、续存储管理方案，需要一次性全部装入内存，逻辑地址空间采用分段式的存储管理，物理地址空间采用动态分区的存储管理。有外碎片。页式存储管理方案：不连续存储管理方案，需要一次性全部装入内存，逻辑地址空间和物理地址空间都采用分页思想。有内碎片。155.1概述存储管理方案段