计算机原理存储备课讲稿.ppt

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1、计算机原理存储管理第二节存储管理任务主存空间分配地址映射内存保护内存“扩充”1.主存空间分配主存空间分配的任务是动态地为不断进进出出的作业分配主存空间，作业运行完成后，及时回收主存空间。操作系统在实现内存分配时，可采取以下两种方式：1）静态分配方式每个作业的主存空间是在作业装入时确定的；在作业装入后的整个运行期间，不允许再申请新的主存空间，也不允许作业在主存中“移动”。2）动态分配方式每个作业的主存空间是在作业装入时确定的；但在作业运行过程中，允许继续申请新的附加主存空间，以适应程序和数据的动态增长，也允许作业在主存中“移动”。为了实现主

2、存分配，在主存分配的机制中应具有以下结构和功能：1)记住状态；2)决定主存分配策略；3)主存分配功能；4)主存回收的技术和策略。2.地址映射通常，程序的起始地址都是从“0”开始的，程序中的其它地址都是相对于起始地址计算的，该地址被称为逻辑地址（或相对地址）。由这些地址所形成的地址范围称为（作业）地址空间。此外，主存单元的编号称为物理地址（或绝对地址），由主存中的一系列单元所限定的地址范围称为存储空间。在多道程序环境下，地址空间中的逻辑地址和主存空间中的物理地址是不可能一致的。因此，存储器管理必须提供地址映射功能，以将地址空间中的逻辑地址转

3、换为主存空间中与之对应的物理地址。该功能一般是由内存管理单元MemoryManagementUnit(MMU)完成的，它是一个硬件设备，地址映射如图9-2所示。相对地址到绝对地址的转换，同时程序中与地址有关的指令的修改，这一过程叫做地址重定位。重定位包括静态重定位和动态重定位，静态重定位在程序装入时进行,由装配程序进行地址转换；动态重定位是在程序的执行过程中,当CPU访问指令或数据前，由地址变换机构进行地址变换。3.内存保护内存保护是为多个程序共享内存提供保障，使在内存中的各道程序只能访问自己的区域，避免各道程序间相互干扰，特别是当一道程

4、序发生错误时,不致影响其它程序的运行。通常由硬件完成保护功能，由软件辅助实现。实现方法有界限寄存器和存储保护键等方法。1）界限寄存器每个进程都有自己独立的进程空间，如果哪个进程在运行时所产生的地址在其地址空间之外，则发生地址越界。即当程序要访问某个内存单元时，由硬件检查是否允许，如果允许则执行，否则产生地址越界中断，由操作系统进行相应处理。一般提供一对寄存器，即基址寄存器/限长寄存器，分别存放起始地址和长度；或者是一对上界寄存器/下界寄存器。2）存储保护键给操作系统区和各个进程空间分别分配不同的整数作为键值，每个进程分别保存自己的键值，进

5、行内存访问的时候匹配当前键值和被访问分区的键值，相等则同意，否则拒绝访问。4.内存“扩充”用户在编制程序时，不应该受内存容量限制，所以要采用一定技术从逻辑上来“扩充”内存的容量，使用户得到比实际内存容量大的多的内存空间，这就是内存“扩充”。具体实现方法是在硬件支持下，软硬件相互协作，将内存和外存结合起来统一使用。通过这种方法把内存扩充，使用户在编制程序时不受内存限制。通常的内存扩充技术有覆盖、交换和虚拟存储器。第三节实存储管理单一连续分区固定分区动态分区1.单一连续分区在单道环境下，不管是单用户系统还是单道批处理系统，进程（作业）执行时除

6、了系统占用一部分主存外，剩下的主存区域全部归它占用。主存可以划分为三部分：系统区、用户区和空闲区。用户占用区是一个连续的存储区，主存除操作系统所用之外，所有的空间全部给一个用户，所以又称单一连续区存储管理。这是一种最简单的存储管理方案，2.0以下的DOS操作系统即采用单一连续区主存管理方法。该方法实现简单，便于操作。缺点是，第一主存利用不充分，（空白区不能利用），作业必须全部装入主存，用户几乎不运行的程序（如检错程序）也得装入；第二处理机利用不充分（如作业等待I/O时，处理机空闲）；第三主存不能扩充，当主存可用空间小于作业时，就要由用户想

7、办法来把作业分割成几部分，一部分一部分地运行。2.固定分区预先把可分配的主存储器空间分割成若干个连续区域，称为分区。每个分区的大小可以相同也可以不同。3.动态分区动态分区的概念是主存不是预先划分好的，而是当作业装入时，根据作业的需求和主存空间的使用情况来动态决定是否分配。固定分区的优点是可以多道运行，比较简单，要求硬件支持少。缺点是存在内部碎片问题.分区分配空闲分区分配算法分区的回收可重定位的动态分区1.分区分配为了实现动态分配，操作系统必须记录分区的使用情况，一般采用分区表（或者分区链表）来实现。为了便于管理，分区表可以分成两部分：空闲

8、分区表和已分区分配表，分别表示空闲分区和已使用分区的信息。2.空闲分区分配算法首次适应算法（FirstFit）下次适应算法（NextFit）最坏适应算法（WorstFit）最佳适应算法（Bes