操作系统讲稿-5-2013.ppt

第五章 存储管理 存储管理基础 存储管理的基本概念 覆盖与交换技术 连续存储空间管理 非连续分配管理方式 虚拟存储器管理 虚拟存储器的基本概念 请求分页存储管理 页面置换算法 页面分配策略 抖动 请求分段管理方式 存储管理基础  1.存储管理的基本概念 内存管理的功能 存储分配问题。重点是研究存储共享和各种主存空间的分配与回收。 地址再定位问题。研究各种地址变换机构， 将逻辑地址转换为物理地址。 存储保护问题。研究保护各类程序、数据区的方法。由硬件和软件配合完成 存储扩充问题。主要研究虚拟存储器问题及其各种调度算法。从逻辑上扩充内存容量。 （1）物理地址与逻辑地址 物理地址与物理地址空间 内存中的每个物理存储单元都有一个编号，这个编号称为内存地址，即物理地址（也称绝对地址）。 存地址从0开始编号，最大值取决于内存的大小和地址寄存器所能表示的最大值 物理地址的集合称为物理空间，也称存储空间 逻辑地址与逻辑地址空间 用户的源程序一旦编译之后，每个目标模块都以0为基地址进行编址，这种地址称为逻辑地址或相对地址。 逻辑地址的集合形成了一个地址范围，这个范围称为逻辑地址空间，也称为地址空间。 （2）用户程序的处理过程 用户作业的程序通常用高级语言编写，称为源程序。源程序是不能被计算机直接执行的，需要经过编译、链接和装入和执行几个步骤才能在内存中执行，如图所示。 （3）主存空间的保护 计算机中使用的存储保护主要有界地址、存储键等保护方式。 上下界保护和地址检查机构 （3）主存空间的保护（续） 基址、限长寄存器和动态地址转换机构 （4）地址重定位 地址重定位 用户程序放在逻辑地址空间（在外存），运行时装入内存，这就存在逻辑地址与物理地址的转换。 将用户使用的逻辑地址转换成内存空间中的物理地址的过程就称为地址转换（映像），也称为地址重定位。 （4）地址重定位(续) 重定位类型 静态地址重定位 在装入一个作业时，把作业中的指令地址全部转换为绝对地址（地址转换工作是在作业执行前集中一次完成的）在作业执行过程中就无须再进行地址转换工作。 动态地址重定位 动态地址重定位是在程序执行过程中，在CPU访问内存之前,才将要访问的程序或数据地址转换成内存地址. 动态重定位依靠硬件地址变换机构完成。 （4）地址重定位(续) （4）地址重定位(续)  2.覆盖与交换技术 为什么引入？ 在多道环境下扩充内存的方法，解决在较小的存储空间中运行较大程序时遇到的矛盾 覆盖技术主要用在早期的操作系统中 交换技术被广泛用于小型分时系统中，交换技术的发展导致了虚存技术的出现 交换技术与覆盖技术共同点： 进程的程序和数据主要放在外存，当前需要执行的部分放在内存，内外存之间进行信息交换 2.覆盖与交换技术（续） 覆盖技术 指一个作业的某些程序段，或几个作业的某些部分轮流使用某一段存储空间。 基本思想是把内存中同一区域，静态地分配给一道程序的若干个子程序或数据段，在开始时只让一部分程序装入内存，根据运行的情况，交替轮流使用。 和单用户连续区分配、分区分配技术配合使用。 用户需要小心设计程序的数据结构，使其覆盖模块具有相对独立性。 例 2.覆盖与交换技术（续） 缺点： 对用户不透明，增加了用户负担 例子：目前这一技术用于小型系统中的系统程序的内存管理上，MS-DOS的启动过程中，多次使用覆盖技术；启动之后，用户程序区的高端部分与COMMAND.COM暂驻模块也是一种覆盖结构 2.覆盖与交换技术（续） 交换技术 当内存空间紧张时，系统将内存中某些进程暂时移到外存，把外存中某些进程换进内存，占据前者所占用的区域，这种技术是进程在内存与外存之间的动态调度 多用于分时系统中 使用外存做缓存，通过不断换出换入而运行大作业 分进程交换和部分交换（页面交换和分段交换） 提高内存利用率，增加并发进程数，提高系统效率 交换使用的技术较多：换出进程的选择、交换时机的确定、需要一个盘交换区及管理、换入回内存时位置的确定等 3.连续存储空间管理 （1）单一连续存储管理 基本原理 将内存划分为系统区和用户区； 内存中仅驻留一道程序，整个系统资源和用户区只为一个用户所独占； 仅适用于单用户、单任务操作系统。 优缺点 简单、易实现 仅适合单道程序，处理机和内存不能充分利用 （1）单一连续存储管理（续1） 主存空间的分配与回收 主存空间的分配 ：系统区和用户区 主存空间的回收 ：运行结束，释放主存空间 地址转换与存储保护： 单用户连续存储管理的地址转换可以采用静态重定位和动态重定位两种方法。 （1）单一连续存储管理（续1