第四章 存储器管理.ppt

存储器是计算机系统的五大组成部分之一。随着计算机技术的发展，存储器容量一直在扩充，但仍不能满足现代软件和用户的需要，因此存储器仍是一种宝贵、紧俏的资源。对存储器加以有效管理，不仅直接影响存储器的利用率，而且对系统性能有重大影响。 存储器管理的主要对象是内存，对外存的管理在文件管理中。 存储管理的主要功能有: 主存分配与回收 地址重定位(地址映射) 存储保护 主存扩充(虚拟内存) 提高内存空间的利用率 当CPU访问一组特定信息时，首先检查它是否在高速缓存中，如果已存在，可直接从中取出使用，以避免访问主存，否则，再从主存中读出信息。 4.2 程序的装入和链接 在多道程序环境下，程序要运行必须为之创建进程，而创建进程的第一件事，就是要将程序和数据装入内存。如何将一个用户源程序变为一个可在内存中执行的程序，通常要经过以下几步： （1）编译。由编译程序（Compiler）将用户源代码编译成若干个目标模块（Object Module）； （2）链接。由链接程序（Linker）将编译后形成的目标模块以及它们所需要的库函数，链接在一起，形成一个装入模块（Load Module）； （3）装入。由装入程序（Loader）将装入模块装入内存。 4.2.1 程序的装入 先介绍一个无须进行链接的单个目标模块的装入过程。此时目标模块就是装入模块。 将一个装入模块装入内存时，有三种方式： 绝对装入方式 可重定位装入方式 动态运行时装入方式 4.2.2 程序的链接 程序经过编译后得到一组目标模块，再利用链接程序将目标模块链接，形成装入模块。根据链接时间的不同，把链接分成三种： 静态链接：在程序运行前，将目标模块及所需的库函数链接成一个完整的装配模块，以后不再拆开。 装入时动态链接：指将用户源程序编译后所得的一组目标模块，在装入内存时，采用边装入边链接的链接方式。 运行时动态链接：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时，才对它进行链接。 如:主程序段 4.2 连续分配方式 连续分配方式，是指为一个用户程序分配一个连续的内存空间。 分类： 单一连续分配 固定分区分配 动态分区分配 动态重定位分区分配 4.2.1 单一连续分配 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，通常放在内存低址部分，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。 工作流程  单一连续区分配采用静态分配和静态重定位方式，亦即作业或进程一旦进入主存，就一直等到它运行结束后才能释放主存。如下图所示的主存分配与回收法。并且由装入程序检查其绝对地址是否超越，即可达到保护系统的目的。 工作流程(续) 4.2.2 固定分区分配 将内存用户空间划分为若干个固定大小的区域，在每个分区中只装入一道作业，这样把用户空间划分为几个分区，便允许有几道作业并发执行。 当有一空闲分区时，便可以再从外存的后备作业队列中，选择一个适当大小的作业装入该分区，当该作业结束时，可再从后备作业队列中找出另一作业调入该分区。 分区大小相等 分区大小不相等 4.3.3 动态分区分配 所谓动态式分区分配是指根据进程的实际需要，动态地为之分配连续的内存空间。这种存储管理的方法解决了固定分区严重浪费内存的问题。是一种较为实用的存储管理方法。 在实现过程中涉及三个问题： 分区分配中的数据结构 分区分配算法 分区分配与回收操作 2. 分区分配算法 系统运行一段时间后，在整个存储空间内将出现许多大小不等的区域，有的仍被作业进程占用，有的则因作业已退出系统而成为可用于再分配的区域。现在假设有一个新的作业需调入主存，如何为其选择一个合适的区域？ 常用的分配算法： (1) 首次适应算法FF (2) 循环首次适应算法 (3) 最佳适应算法 (4)最坏适应算法 (5) 快速适应算法(quick fit) (1) 首次适应算法FF FF算法要求空闲分区链以地址递增的次序链接。在分配内存时，从链首开始顺序查找，直至找到一个大小能满足要求的空闲分区为止；然后按照作业的大小，从该分区中划出一块内存空间分配给请求者，余下的空闲分区仍留在空闲链中。若从头到尾不存在满足要求的分区，则分配失败。 优点：算法简单，查找速度快；优先利用内存低址部分的空闲分区,留在高址部分的大的空白区被划分的机会较少，因而在大作业到来时也比较容易得到满足。 缺点：低址部分不断划分，产生小碎片；每次查找从低址部分开始，增加了查找的开销 要求:空闲区表或空闲区链按地址从低到高排列. (2) 循