第7章存储管理ppt课件.ppt

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1、存储管理1概述如果让计算机同时运行多道程序，比如：搜索文件、检查病毒、录入数据以及运行计算程序等，就要把这些可执行程序放入内存。若让用户指定各程序安放的具体位置不仅麻烦，而且会出现内存位置冲突、内存利用率低、内存管理混乱等诸多问题。所以，存储空间必须由操作系统统一安排，这就形成了操作系统的内存管理模块。操作系统管理存储器要从辅存中取进或换出数据块，但相对而言，存储器I/O是一个很慢的操作。为保持处理器或多个处理器处于忙状态以保证效率，操作系统必须很聪明地安排换入和换出的时机，以减少存储器I/O对性能的影响。2存储器的层次R高速缓存主存储器磁盘缓存固定磁盘可移动存储介质某台

2、计算机存储器层次配置CPU中的寄存器100个字；高速缓存512KB，存取周期15ns；主存储器128MB，存取周期60ns；磁盘容量20GB，存取周期毫秒级；后援存储容量1TB，存取周期秒级。3存储管理的功能存储管理主要是指对主存储器(内存)的管理，要求操作系统的存储管理机构必须解决内存分配。多个进程同时运行，内存空间如何合理分配,决定了内存是否能得到充分利用；存储保护。运行时必须保证多个进程之间不能冲突、干扰和破坏；地址变换。程序是在连续区域中，还是划分成若干块放在不同区域中？是事先还是动态划分？多种存储分配方案与软件和硬件的地址变换技术及其机制紧密相关；存储共享。多个

3、进程共用同一系统软件，如编译程序，存放编译程序的内存区即为共享内存区；存储扩充。即虚拟存储管理技术。4内存分配与回收①管理内存分配表②制定分配策略放置策略调入策略淘汰策略③内存区域划分划分为大小相等的块划分为大小不等的块④回收5主存空间的共享两方面的含义：①共享主存资源；②共享主存的某些区域的信息。存储保护①属于自己区域的信息，可读可写；②公共区域共享信息或获得授权信息，可读不可写；③未获授权信息，不可读不可写。6地址映射(重定位)地址空间一个目标程序所限定的相对地址范围。存储空间主存的实际空间，是主存中一系列物理存储单元的集合。虚空间采用以零为基准地址的相对地址/逻辑地

4、址此时的空间称为虚空间绝对地址空间物理地址空间，是真实地址空间重定位把逻辑地址转换成绝对地址的过程称为重定位或地址转换。重定位的方式静态定位、动态定位7典型的地址空间示意图一个进程的寻址要求进程控制块程序数据栈进程控制信息程序的入口点分支指令访问数据当前栈顶地址值增加8典型的地址空间示意图该图描述了一个进程映像假设这个进程映像占据了主存中的一段相邻的区域；操作系统需要知道进程控制信息和执行栈，以及为这个进程开始执行程序的入口点的位置；由于操作系统管理存储器并负责把该进程取进主存，因而可以很容易地得到这些地址。此外，处理器必须处理程序内部的存储器访问；分支指令包含下一步将要

5、执行的指令的地址，数据访问指令包含被访问数据的字节或字的地址。处理器硬件和操作系统软件必须能够把程序代码中的存储器访问转换成实际的物理存储器地址，以反映出程序在主存中的当前位置。9重定位示例进程控制块程序数据栈基址寄存器界限寄存器比较器加法器给操作系统的中断相对地址绝对地址主存中的进程映像10静态重定位程序在被装入到内存的过程中实现重定位，在程序运行过程中不再改变。例：装入程序11动态重定位程序执行过程中进行重定位依靠硬件地址转换机构完成逻辑地址重定位寄存器12主存空间的扩充目的：解决小内存运行大作业的问题。借助于虚拟存储技术或其它自动覆盖技术实现。13存储管理技术14分

6、区式分配固定分区/静态分区可变分区/动态分区可重定位分区分配覆盖与交换15分区式分配把内存划分为若干个大小不等或相等的连续区域，称为分区(partition)，操作系统占用其中一个分区，其它每个分区装入一个运行作业。特点：适用于多道程序系统和分时系统支持多个程序并发执行难以进行内存分区的共享问题：可能存在碎片(Fragmentation)分区的数据结构:分区表(记录分区的大小和使用情况)，划分为两个表格：空闲分区表，占用分区表。16分区式分配分类：固定式分区可变式分区17固定式分区处理作业前把内存划分为若干固定的分区，当作业申请内存资源时为其选择一个适当的分区，并将其装入

7、内存运行。分区表区号分区长度起始地址状态18K20K已分配232K28K已分配364K60K已分配4132K124K已分配18固定式分区优点：易于实现，开销小。缺点：内碎片造成浪费分区总数固定，限制了并发执行的程序数目。可以和覆盖、交换技术配合使用。采用的数据结构：分区表19可变分区/动态分区在处理作业的过程中建立分区，使分区大小和作业要求的存储空间相等。优点：没有内碎片。缺点：有外碎片；如果大小不是任意的，也可能出现内碎片。可变分区主存分配表可由两张表格组成已分配分区表未分配分区表20可变分区/动态分区jobB、C结束，jo