(操作系统存储管理复习提纲.docVIP

第3章 存储管理 3.1存储管理概述3.1.1 存储器的层次结构 存储组织是指在存储技术和CPU寻址技术许可的范围内组织合理的存储结构。 其依据是访问速度匹配关系、容量要求和价格。 寄存器-内存-外存 寄存器-缓存-内存-外存 微机中的存储层次组织： 访问速度越慢，容量越大，价格越便宜； 最佳状态应是各层次的存储器都处于均衡的繁忙状态 存储层次结构 某台计算机存储器层次配置 CPU中的寄存器100个字； 高速缓存1MB，存取周期15ns； 主存储器4GB，存取周期60ns； 磁盘容量500GB，存取周期毫秒级； 后援存储容量10TB，存取周期秒级。 3.1.3 存储管理的功能 1.内存的分配与回收 2.存储保护和共享 3.地址定位 4.存储扩充 3.2 固定分区存储管理 补充：内存工作原理 1、存储单元：若干个二进制位（4，8，16位等） 2、单元地址：所有的存储单元按顺序排列，每个单元都有一个编号。地址编号也用二进制数——绝对地址/物理地址 3、寻址：通过地址编号寻找在存储器中的数据单元称为“寻址”。存储器地址的范围多少决定了二进制数的位数 例：如果存储器有1024个（1KB）单元，地址编码为0～1023，对应的二进制数是0000000000～1111111111，需要用10位二进制来表示，也就是需要10根地址线，或者说，10位地址码可寻址1KB的存储空间。 4、存储容量：存储器中所有存储单元的总和，存储容量的单位是KB、MB与GB。 3.2.1 地址重定位 程序在成为进程前的准备工作 编辑：形成源文件(符号地址) 编译：形成目标模块(模块内符号地址解析) 链接：由多个目标模块或程序库生成可执行文件(模块间符号地址解析) 装入：构造PCB，形成进程(使用物理地址) 逻辑地址（相对地址，虚地址）：用户的程序经过汇编或编译后形成目标代码，目标代码通常采用相对地址的形式。 其首地址为0，其余指令中的地址都相对于首地址来编址。 不能用逻辑地址在内存中读取信息。 地址映射：将用户程序中的逻辑地址转换为运行时由机器直接寻址的物理地址。 当程序装入内存时, 操作系统要为该程序分配一个合适的内存空间，由于程序的逻辑地址与分配到内存物理地址不一致, 而CPU执行指令时，是按物理地址进行的，所以要进行地址转换。 静态重定位：在程序运行前，完成地址重定位。——os装入程序 特点：（1）在程序运行前完成地址重定位 （2）由软件实现，无须硬件支持 （3）地址重定位在程序装入时一次完成 （4）一个程序通常需要占用连续的内存空间，程序装入内存后不能移动 动态重定位：为满足程序在内存中“移动”的需要。 原理：利用一个硬件地址转换机构“定位寄存器”来实现。存储该程序的物理空间起始地址。然后加上指令中的相对地址，完成地址定位。 特点：（1）在程序运行时完成地址重定位 （2）须硬件支持 （3）一个程序可以在内存空间中移动 内存管理方式（一）3.2.3 单一连续分区存储管理 思想: 内存分为两个区域：系统区，用户区。应用程序装入到用户区，可使用用户区全部空间。 特点： 最简单，适用于单用户、单任务的OS。 优点：易于管理。 缺点：对要求内存空间少的程序，造成内存浪费；程序全部装入，很少使用的程序部分也占用内存。 kkkl;;; 解决内存空间有限的技术 2.对换技术 内存管理方式（二）3.2.4 固定分区存储管理 思想： 把内存分为一些大小相等或不等的分区(partition)，每个应用进程占用一个或几个分区。操作系统占用其中一个分区。 1、作业组织 2、分区的分配与释放 3、地址重定位与存储保护 静态重定位 界限寄存器 3.3.1 可变分区存储管理的基本思想 动态创建分区：在装入程序时按其初始要求分配，或在其执行过程中通过系统调用进行分配或改变分区大小。 问题： 分区数目在逐渐增加，每个分区的尺寸在逐渐减小；空闲分区能够满足用户要求的可能性下降。甚至每一个分区尺寸越来越小，分配不出去。 要解决的技术问题 地址重定位，允许程序在内存中移动 记住分区的使用情况 空闲区分配算法 3.3.2 地址的动态重定位 动态重定位：在可执行文件中记录虚拟内存地址。地址转换在程序运行时进行。 地址变换：需要硬件支持（基址寄存器和界限寄存器） 3.3.3 空闲区的合并 当一个进程X撤离时，可分成四种情况： (1)其邻近都有进程（A和B）， (2)一边有进程（A或B）， (3)两边均为空闲区。?