操作系统(第2版)孟庆昌 牛欣源 编著 课件 第五章 存 储 管 理.ppt

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1、第5章存储管理图5-1内存在计算机系统中的地位5.1引言5.2分区法5.5分页技术5.6分段技术5.7段页式技术5.8虚拟存储器5.9请求分页技术5.10页面置换算法本章内容提要5.1引言内存（MainMemory或PrimaryMemory或RealMemory）也称主存。指CPU能直接存取指令和数据的存储器，统一编址。5.1.1用户程序的执行图5-2用户程序的机内处理过程5.1.1用户程序的主要处理阶段1．编辑阶段：编辑源代码。2．编译阶段：源代码转换为二进制指令构成的目标代码模块。3．链接阶段：将目标模

2、块及所需的库函数链接形成一个可执行程序。4．装入阶段：将可执行程序装入内存某地址空间。5．运行阶段：从第一条指令开始运行程序。内存的使用每个目标模块指令代码都以0为基地址顺序编址，称为相对地址或逻辑地址。内存中物理存储单元统一由基地址0开始顺序编址，称为绝对地址或物理地址。可执行程序各条指令需要进行地址转换方能正确执行。主存管理功能逻辑地址到物理地址的地址转换内存分配和回收存储保护内存扩充(虚拟存储技术)5.1.2重定位程序逻辑地址的范围为逻辑地址空间。可执行程序存放的内存存储单元的范围为物理地址空间。用户程

3、序和数据装入内存时，需对目标程序中的逻辑地址进行修改，把逻辑地址转变为物理地址的过程称做地址重定位。地址映射LoadA12003456。。1200物理地址空间LoadAdata1data13456源程序LoadA20034560100200编译连接逻辑地址空间BA=100010001．静态重定位目标程序装入内存时，由装入程序对目标程序中的指令地址、数据地址进行修改，完成逻辑地址到物理地址的转换。图5-4静态重定位示意图静态重定位技术分析优点不需要硬件的支持缺点程序必须占用连续的内存空间程序装入后不能移动位置不

4、支持虚拟存储及其交换技术进程难以共享程序代码2．动态重定位在每条指令执行时，对所访问的内存进行地址重定位。硬件地址转换机构实现动态重定位。图5-5动态重定位示意图动态地址重定位优点：程序的内存空间动态可变，当程序移到另一个空间时，修改寄存器BR的值一个程序不必占用连续内存空间可以部分装入程序运行便于多个进程共享同一个程序代码动态地址重定位的代价：需要硬件的支持。实现存储管理的软件算法较为复杂。5.2分区法支持多道程序运行的一种存储管理方式。把整个内存划分为若干大小不等的区域，操作系统占用一个区域，其它区域供用

5、户进程共享，每个进程占用一个分区，这种方法称为分区存储管理。分区的划分：固定分区动态分区5.2.1固定分区法内存中分区个数、分区大小固定，每个分区装入一个进程。1．分区的大小划分分区大小有两种方式：分区大小相同分区大小不同2．内存分配分区等分方式，进程装入内存很简单。分区差分方式，有多个输入队列法和单一输入队列法图5-6固定分区内存分配5.2.2动态分区法1．分区的分配进程进入内存建立分区，大小适应进程的需要。这种技术称为动态分区法。2．数据结构（1）空闲分区表存放（2）空闲分区链存放图5-7MVT的内存分配

6、和进程调度情况3．动态分区分配算法（1）最先适应算法空闲表按内存地址顺序排列（2）最佳（坏）适应算法空闲表按空闲块大小的增量形式排列（3）循环适应算法最先适应算法的变种。从上次找到的可用分区的下一个空闲分区开始查找，顺序选择满足要求的第一个空闲分区。5.3可重定位分区分配5.3.1碎片问题内存中尺寸太小、无法利用的小分区称做“碎片”。固定分区法会产生内部碎片。动态分区会产生外部碎片.图5-9分配16KB内存块之前和之后的内存配置5.3.1碎片问题紧缩的时机进程结束、释放所占用的分区时（空闲区有可能相邻）在分配

7、进程的分区时（空闲区有可能不够）5.3.2紧缩移动某些已分配区，使所有进程的分区紧邻的技术。图5-10可重定位分区的紧缩5.3.3动态重定位的实现动态重定位经常用硬件实现硬件支持基址寄存器限长寄存器图5-11动态重定位的实现过程5.3.4可重定位分区法优缺点优点可以消除碎片，能够分配更多的分区，有助于多道程序设计，提高内存的利用率。缺点紧缩技术花费CPU时间当进程大于整个空闲区无法装入时，仍要浪费一定的内存进程的存储区内可能放有从未使用的信息进程之间无法对信息共享5.4对换技术图5-12对换两个进程当内存不足

8、时，将暂时不运行的进程换到外存，将需要马上运行的进程调入内存。图5-13多道程序对换技术示例5.5分页技术5.5.1分页存储管理的基本概念把用户程序按逻辑页划分成大小相等的部分，称为页（page）。从0开始编制页号，页内地址从0开始编址。（1）逻辑地址空间——分页（2）内存地址空间——分块页（或块）大小由硬件（系统）确定（3）逻辑地址表示图5-14分页技术的地址结构逻辑地址为A，页面大小为L，页号p