第4章 操作系统ppt课件.ppt

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1、第四章　存储器管理4.1存储器的层次结构4.2程序的装入和链接4.3　连续分配方式4.4　基本分页存储管理方式4.5　基本分段存储管理方式4.6　虚拟存储器的基本概念4.7　请求分页存储管理方式4.8　页面置换算法4.9请求分段存储管理方式本章要点存储管理的任务内存划分与分配技术程序装入技术简单存储管理技术虚拟存储管理技术4.1存储器的层次结构4.1.1多级存储器结构对于通用计算机而言，存储层次至少应具有三级：最高层为CPU寄存器，中间为主存，最底层是辅存。长期保存掉电丢失图4-1计算机系统存储层次示意4.1.2主存储器与寄存器1．主存储器主存储器

2、(简称内存或主存)用于保存进程运行时的程序和数据，也称可执行存储器，CPU的控制部件只能从主存储器中取得指令和数据。由于主存储器的访问速度远低于CPU执行指令的速度，为缓和这一矛盾，在计算机系统中引入了寄存器和高速缓存。2．寄存器寄存器访问速度最快，完全能与CPU协调工作，但价格却十分昂贵，因此容量不可能做得很大。寄存器的长度一般以字(word)为单位。寄存器的数目，对于当前的微机系统和大中型机，可能有几十个甚至上百个；而嵌入式计算机系统一般仅有几个到几十个。4.1.3高速缓存和磁盘缓存1．高速缓存高速缓存是现代计算机结构中的一个重要部件，其容量大

3、于或远大于寄存器，而比内存约小两到三个数量级左右，从几十KB到几MB，访问速度快于主存储器。2．磁盘缓存由于目前磁盘的I/O速度远低于对主存的访问速度，因此将频繁使用的一部分磁盘数据和信息，暂时存放在磁盘缓存中，可减少访问磁盘的次数。4.2程序的装入和链接在多道程序环境下，要使程序运行，必须先为之创建进程。而创建进程的第一件事，便是将程序和数据装入内存。将一个用户源程序变为一个可在内存中执行的程序，通常都要经过编译、链接、装入几个步骤。图4-2对用户程序的处理步骤4.2.1　程序的装入1．绝对装入方式(AbsoluteLoadingMode)在编译

4、时，如果知道程序将驻留在内存的什么位置，那么，编译程序将产生绝对地址的目标代码。由于程序中的逻辑地址与实际内存地址完全相同，故不须对程序和数据的地址进行修改。2．可重定位装入方式(RelocationLoadingMode)在多道程序环境下，编译程序不可能预知所编译的目标模块应放在内存的何处，因此，绝对装入方式只适用于单道程序环境。应采用可重定位装入方式，根据内存的当前情况，将装入模块装入到内存的适当位置。3．动态运行时装入方式(DynamicRun-timeLoading)可重定位装入方式可将装入模块装入到内存中任何允许的位置，故可用于多道程序环

5、境；但这种方式并不允许程序运行时在内存中移动位置。如果，实际情况是，在运行过程中它在内存中的位置可能经常要改变，此时就应采用动态运行时装入的方式。4.2.2　程序的链接根据链接时间的不同，可把链接分成如下三种：(1)静态链接。在程序运行之前，先将各目标模块及它们所需的库函数，链接成一个完整的装配模块，以后不再拆开。我们把这种事先进行链接的方式称为静态链接方式。(2)装入时动态链接。这是指将用户源程序编译后所得到的一组目标模块，在装入内存时，采用边装入边链接的链接方式。(3)运行时动态链接。这是指对某些目标模块的链接，是在程序执行中需要该(目标)模块

6、时，才对它进行的链接。4.3连续分配方式4.3.1　单一连续分配这是最简单的一种存储管理方式，但只能用于单用户、单任务的操作系统中。采用这种存储管理方式时，可把内存分为系统区和用户区两部分，系统区仅提供给OS使用，通常是放在内存的低址部分；用户区是指除系统区以外的全部内存空间，提供给用户使用。4.3.2　固定分区分配1．划分分区的方法可用下述两种方法将内存的用户空间划分为若干个固定大小的分区：(1)分区大小相等。这种划分方式仍被用于利用一台计算机去控制多个相同对象的场合，因为这些对象所需的内存空间是大小相等的。(2)分区大小不等。为了克服分区大小相

7、等而缺乏灵活性的这个缺点，可把内存区划分成含有多个较小的分区、适量的中等分区及少量的大分区。这样，便可根据程序的大小为之分配适当的分区。2．内存分配为了便于内存分配，通常将分区按大小进行排队，并为之建立一张分区使用表，其中各表项包括每个分区的起始地址、大小及状态(是否已分配)，见图4-5(a)所示。当有一用户程序要装入时，由内存分配程序检索该表，从中找出一个能满足要求的、尚未分配的分区，将之分配给该程序，然后将该表项中的状态置为“已分配”；若未找到大小足够的分区，则拒绝为该用户程序分配内存。存储空间分配情况如图4-5(b)所示。图4-5固定分区使用

8、表4.3.3　动态分区分配动态分区分配是根据进程的实际需要，动态地为之分配内存空间。在实现可变分区分配时，将涉及到分区分配