第四章 存贮管理.doc

第四章 存储管理 4.1 概述 4.2 段式存储管理 4.3 页式存储管理 4.4 段页式存储管理 4.5 虚拟存储 4.6 交换技术与覆盖技术 重要资源 “瓶颈”：关键、紧张 帕金森定律 4.1 概述 4.1.1 存储体系 存储器的层次结构： 高速缓存Cache： 少量的、非常快速、昂贵、易变的 内存RAM： 若干兆字节、中等速度、中等价格、易变的 磁盘： 数百兆或数千兆字节、低速、价廉、不易变的 由操作系统协调这些存储器的使用 重要性：直接存取要求内存速度尽量快到与CPU取指速度相匹配，大到能装下当前运行的程序与数据，否则CPU执行速度就会受到内存速度和容量的影响而得不到充分发挥。 内存： 是由存储单元（字节或字）组成的一维连续的地址空间，简称内存空间。用来存放当前正在运行程序的代码及数据，是程序中指令本身地址所指的、亦即程序计数器所指的存储器。 内存可以分为： 系统区：用于存放操作系统 用户区：用于装入并存放用户程序和数据。 4.1.2 存储管理目的 用户对内存的使用要求 1 充分利用内存，为多道程序并发执行提供存储基础。 2 尽可能方便用户使用 自动装入用户程序 用户程序中不必考虑硬件细节 3 系统能够解决程序空间比实际内存空间大的问题 4 程序在执行时可以动态伸缩 5 内存存取速度快 6 存储保护与安全 7 共享与通信 8 了解有关资源的使用状况 9 实现的性能和代价 4.1.3 存储管理的任务 前提: 引入多道程序设计技术 满足用户要求 1 内存空间的管理、分配与回收 记录内存的使用情况 ——设置相应的内存分配表 （内存分配回收的依据） 内存空间划分问题？ 静态或动态，等长或不等长 内存空间的管理、分配与回收 内存分配表 位示图表示法：用一位（bit）表示一个空闲页面（0：空闲，1：占用）。 内存空间的管理、分配与回收 空闲页面表：包括首页面号和页面个数，连续若干的页面作为一组登记在表中 空闲块表：空闲块首址和空闲块长度，没有记录的区域即为进程所占用 空闲块链表：将所有的空闲块链成一个链表 内存空间的管理、分配与回收 确定分配算法 实施内存分配 回收内存 分配回收方式: 静态分配与动态分配 内存空间的管理、分配与回收 连续性 ； 离散性 驻留性 ； 交换性 一次性； 多次性 2 存储共享 内存共享：两个或多个进程共用内存中相同区域 目的： 节省内存空间，提高内存利用率 实现进程通信（数据共享） 共享内容： 代码共享，要求代码为纯代码 数据共享 3 存储保护与安全 保护目的： 为多个程序共享内存提供保障,使在内存中的各道程序, 只能访问他自己的区域，避免各道程序间相互干扰，特别是当一道程序发生错误时, 不致于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。（特权指令不能完成存储保护。） 存储保护 保护系统程序区不被用户侵犯 （有意或无意的） 不允许用户程序读写不属于自己地址空间的数据 （系统区地址空间，其它用户程序的地址空间） 保护过程----防止地址越界 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。 保护过程----防止地址越界 一般由硬件提供一对寄存器： 基址寄存器：存放起始地址 限长寄存器：存放长度 （上界寄存器/下界寄存器） 保护过程----防止操作越权 对于允许多个进程共享的存储区域，每个进程都有自己的访问权限。如果一个进程对共享区域的访问违反了权限规定，则发生操作越权。 即读写保护。 4 内存“扩充” 通过虚拟存储技术实现 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。 内存“扩充” 具体实现是在硬件支持下，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。 5 地址映射（地址重定位，地址变换） (1) 逻辑地址（相对地址，虚地址） (