操作系统复习4_存储器管理.docVIP

存储器管理 4.1 存储器的层次结构—存储器应容量大,便宜,速度跟上处理器 4.1.1 多级存储器结构 通常有三层，细分为六层，如图4-1， 越往上，速度越快，容量越小，价格越贵。 寄存器和主存又称可执行存储器， 进程可直接用指令访问，辅存只能用I/O访问。 4.1.2 主存储器与寄存器 1.主存储器---内存，保存进程运行时的程序和数据。CPU与外围设备交换的信息一般也依托于主存储器地址空间。为缓和访存速度远低于CPU执行指令的速度，在计算机系统中引入了寄存器和高速缓存。 2.寄存器---与CPU协调工作，用于加速存储器的访问速度，如用寄存器存放操作数，或用地址寄存器加快地址转换速度等。 4.1.3 高速缓存和磁盘缓存 1.高速缓存---根据程序执行的局部性原理将主存中一些经常访问的信息(程序、数据、指令等)存放在高速缓存中，减少访问主存储器的次数，可大幅度提高程序执行速度。　 2.磁盘缓存---将频繁使用的一部分磁盘数据和信息，暂时存放在磁盘缓存中，可减少访问磁盘的次数。它依托于固定磁盘，提供对主存储器存储空间的扩充，即利用主存中的存储空间，来暂存从磁盘中读/写入的信息。 4.2 程序的装入和链接 多道程序运行，需先创建进程。而创建进程第一步是将程序和数据装入内存。将源程序变为可在内存中执行的程序，通常都要经过以下几个步骤： 编译---若干个目标模块； 链接---链接目标模块和库函数，形成装入模块； 装入---将装入模块装入内存。 图 4-2 对用户程序的处理步骤 4.2.1 程序的装入——无需连接的单目标模块装入（理解装入方式） 1. 绝对装入方式(Absolute Loading Mode) ---只适用单道程序环境 如果知道程序的内存位置，编译将产生绝对地址的目标代码，按照绝对地址将程序和数据装入内存。由于程序的逻辑地址与实际内存地址完全相同，故不须对程序和数据的地址进行修改。 绝对地址：可在编译时给出或由程序员直接赋予。若由程序员直接给出，不利于程序或数据修改，因此，通常是在程序中采用符号地址，然后在编译或汇编时转换为绝对地址。 2. 可重定位装入方式(Relocation Loading Mode) ---适于多道程序环境 多道程序环境下，编译程序不能预知目标模块在内存的位置。目标模块的起始地址是0，其它地址也都是相对于0计算的。此时应采用可重定位装入方式，根据内存情况，将模块装入到内存的适当位置，如图4-3 作业装入内存时的情况 。 动态运行时装入方式(Dynamic Run-time Loading) ---适于多道程序环境 可重定位装入方式并不允许程序运行时在内存中移动位置。但是，在运行过程中它在内存中的位置可能经常要改变，此时就应采用动态运行时装入方式。 动态运行时的装入程序，在把装入模块装入内存后，并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址，而是把这种地址转换推迟到程序真正执行时才进行。因此，装入内存后的所有地址都仍是相对地址。 问题：程序装入内存后修改地址的时机是什么？ 4.3 连续分配方式 4.3.3 动态分区分配——根据进程需要动态分配内存 分区分配中的数据结构 (1) 空闲分区表—用若干表目记录每个空闲分区的分区序号、分区始址及分区的大小等数据项。 (2) 空闲分区链--为实现对空闲分区的分配和链接，在每分区起始部分，设置前向指针，尾部则设置一后向指针。为检索方便，在分区前、后向指针中，重复设置状态位和分区大小表目。当分区被分配后，把状态位由“0”改为“1”时，前、后向指针失去意义。 图 4-5 空闲链结构 分区分配算法（P123） 1）首次适应算法(first-fit)—空闲分区链以地址递增次序链接 每次按分区链的次序从头查找，找到符合要求的第一个分区。 2) 循环首次适应算法—FF算法的变种 从上次找到的空闲分区位置开始循环查找，找到后，修改起始查找指针。 3) 最佳适应算法—空闲分区按容量从小到大排序 把能满足要求的、最小的空闲分区分配给作业 4) 最坏适应算法——空闲分区按容量从大到小排序 挑选最大的空闲区分给作业使用； 快速适应算法—根据容量大小设立多个空闲分区链表 分区分配操作 1.分配内存 请求分区u.size; 空闲分区m.size; m.size-u.size≤size，说明多余部分太小, 不再切割，将整个分区分配给请求者；否则从该分区中划分一块请求大小的内存空间，余下部分仍留在空闲分区链。如图4-6 内存分配流程。 2.回收内存 (1) 回收区与插入点的前一空闲分区F1相邻：合并，修改F1大小。 (2) 回收区与后一空闲分区F2相邻：合并，修改首地址和大小。 (3) 回收区同时与前、后两个分区邻接：合并，修改F1大小，取消F2。 (4) 回收区不邻接：