第4章存储器管理总结ppt课件.ppt

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1、4.1存储管理功能与基本概念一、存储管理的目的与功能1、存储管理的目的：一是方便用户；二是提高内存的利用率。为了方便用户，要尽量减少甚至完全摆脱使用主存分配存储空间，这样的编制程序时，完全不必考虑程序在主存中的实际地址。1、存储器管理的功能（１）内存分配与管理。记录存储单元的使用情况，分配主存空间；在用户或系统释放所占用的存储区域时，能及时收回存储空间。第四章存储管理包括三个方面：①记住每个存储区域（分配单位）的状态。哪些是已分配的，哪些是可以用作分配的。②能动态地分配内存。在系统程序或用户提出申请时，按所需的量给予分配；修改相应的分配记录表。③及时回收系统或用户进程释放的存储区。

2、（2）实现地址变换把用户编制的程序的逻辑地址转换成主存中可执行的物理地址，因目标程序所限定的地址与内存中的物理地址往往不一致，故存储管理必须提供地址映射功能，用于将程序空间中的逻辑地址转换为内存中的物理地址。（3）实现对主存和信息的共享提高主存利用率，使更多的作业能投入运行，多道程序不仅能动态地共享内存，而且能共享内存中的某些信息。（4）存储保护在多道程序设计中，内存中同时存放多道程序，为确保各道程序在系统指定的存储范围内操作，相互不能干扰，必须防止由于误操作而引起的破坏其他作业的信息，因此存储管理应该具备存储保护的功能。（5）内存容量的“扩充”要实现内存扩充，在程序执行过程中，内

3、存和外存之间必须经常地交换数据。也就是说，把那些即将执行的程序和数据段调入内存，而把那些处于等待状态不会马上执行的程序和数据段调出内存。内存扩充的任务是从逻辑上来扩充内存容量，使用户认为系统所拥有的内存空间远比其实际的空间大。这是提供虚拟存储器或其它自动覆盖技术来达到的。即为用户提供比主存的存储空间还大的地址空间，之后，用户可以想象把他的程序或数据装入到这样的地址空间内。二、重定位（地址变换）1、逻辑地址2、地址空间一个用高级语言编制的源程序，我们说它存在于由程序员建立的符号名字空间（名空间）内，如下图ａ所示。源程序经编译后得到的目标程序，则存在于它所限定的地址范围内，我们称这个地

4、址范围为地址空间。换言之，地址空间仅仅是指程序用来访问信息所用的一系列地址单元的集合。这些单元的编号称为逻辑地址。2．什么叫重定位在一般情况下，一个作业在装入时分配到的存储空间和它的地址空间是不一致的。因此，作业在CPU上运行时，其所要访问的指令和数据的实际地址和地址空间中的地址是不同的，如下图所示。显然，如果在作业装入时或在其执行时，不对有关的地址部分加以相应的修改，则将导致错误的结果。这种由于一个作业装入到与其它地址空间不一致的存储空间所引起的对有关地址部分的调整过程，我们将该过程称为地址重定位。实质上，这是一个地址变换过程，是把作业地址空间中使用的逻辑地址变换成主存空间中的物

5、理地址的过程。这种地址变换也称为地址映射。作业由地址空间装入存储空间(静态重定位)3．重定位的类型根据对地址变换进行的时间及采用技术手段的不同，把重定位分为静态重定位和动态重定位两类。我们把作业在装入过程中由装配程序进行的地址变换方式，称为静态重定位。在作业执行过程中，当访问指令或数据时，由附加的地址变换机构进行的地址变换方式，称为动态重定位。（１）静态重定位静态重定位：地址变换只在作业执行前集中一次由重定位装配程序完成的。这种重定位之所以称为静态的，是因为地址变换只在作业执行前集中一次完成的。装入时由连接装配程序（装入程序）完成。静态地址重定位只完成一个首地址不同的连续地址变换。

6、它要求所有待执行的程序必须在执行之前完成它们之间的链接，否则将无法得到正确的内存地址和内存空间。静态重定位是由专门设计的重定位装配程序完成的。它的优点是：实现容易,只要有软件装入程序,不需要硬件支持。在早期的多道程序系统中大多数也采用这种方案。但随着计算机技术的发展，使用静态重定位方法进行地址变换时的缺陷日益显现。静态重定位的主要缺点有：1)程序一经定位就不能再移动。2）程序分配的存储空间只能连续，不能把程序和数据分布在主存的不同区域。3）多用户不能共享主存中的同一程序段，若需共享同一程序，则各用户必须使用各自的副本。（2）动态重定位动态重定位地址变换是在程序的执行期间由动态地址变

7、换机构随着每条指令的数据访问自动地进行的。在把装入模块装入内存后，并不立即把装入模块中的相对地址转换成绝对地址，而是把这种地址变换推迟到程序要真正执行时才进行。因此，装入内存后的所有地址仍是相对地址。动态重定位是靠硬件地址变换机构实现的。最简单的办法是利用一个重定位寄存器（BR）〈基地址寄存器〉。该寄存器的值是由进程调度程序根据作业分配到的存储空间的起始地址来设定的。在具有这种地址变换机构的计算机系统中，当执行作业时，不是根据CPU给出的有效地址去访问主存而是将有效地