6.1 操作系统存储器管理.pptVIP

逻辑地址与物理地址 物理地址(绝对地址):物理主存储器从统一的基地址开始顺序编址的存储单元 物理地址空间：物理地址的总体 地址重定位（地址映射或地址转换）：把逻辑地址转换（绑定）为 物理地址的 过程 （2）静态重定位装入 由装入程序完成装载代码模块的加载和地址转换，在装入时进程执行前一次性把所有逻辑地址修改成物理地址 优点：容易实现，无需硬件支持 缺点: 不灵活，不支持程序在运行中移动位置,无法实现虚拟存储器; 必须占用连续的内存空间，难以做到程序与数据的共享。 （1）静态重定位装入 （2）动态重定位装入 装入程序只完成装载，但不修改逻辑地址，地址映射推迟到最后时刻，即进程执行到某条指令或访问某个数据时 需要硬件的支持：重定位寄存器（基址寄存器） 动态重定位：程序执行过程中，每当CPU引用主存地址时，由硬件截取逻辑地址，并在它被发送到主存储器之前加上重定位寄存器的值 允许程序在主存中移动，便于共享 （2）动态重定位 （2）动态重定位 动态重定位的主要优点有： 可以对内存进行非连续分配。对于同一进程的各分散程序段，只要把各程序段的首地址统一存放在不同的BR中，就可由地址变换机构得到正确的内存地址。 提供了实现虚拟存储器的基础。 有利于程序段的共享 缺点：需要硬件配合， OS实现较复杂。 覆盖需要先将程序划分为覆盖段，并对每个覆盖段进行编号，规定好执行覆盖的顺序。 覆盖还需要驱动程序支持。 在覆盖完成第一阶段后，程序指针跳到覆盖驱动，由覆盖驱动将第二阶段覆盖读入到内存并覆盖第一阶段覆盖，转换控制到第二阶段，实现第二阶段的覆盖。 采用了覆盖的程序执行比没有采用覆盖的程序执行慢，主要原因是采用覆盖程序执行过程中增加了读覆盖段的过程，这个过程是一个输入操作，需要花费相当多的时间。 6.1.3 覆盖技术（续） 覆盖段A的代码和覆盖段B的代码在编译完成后，以绝对存储器映像方式存储在磁盘上，在执行时被覆盖驱动读入。 构成覆盖需要专门的重定位装入和链接算法。 动态装入过程实现时不需要操作系统附加的支持，用户用简单的文件指令可以完整完成，主要的操作有读文件到内存、跳到内存、执行新的读入指令。在整个覆盖过程中，操作系统只是多了一个输入/输出操作过程。 覆盖技术要求程序员具有完整的程序指令、代码和数据结构方面的知识。 覆盖仅限于微型计算机和物理内存有限而又不支持更先进技术的系统。 6.1.3 覆盖技术（续） 6.1.4 紧凑技术 ? 紧凑技术通过改变进程在内存中的位置，移动存储器中某些已分配分区中的信息，使分散在内存中的“碎片”能够汇集成一片，再分配给进程使用，达到充分利用内存的目的。紧凑技术原理如图6.5所示。 图6.5 内存紧凑 6.1.4 紧凑技术 ? 当两个进程因为竞争内存资源而陷入“死锁”时，系统可以放弃死锁中的某个进程，将其换出到外存，并将其释放的内存空间紧凑给处于“死锁”的另一进程使用。 在执行的进程完成后，再将回收的内存空间分配给换出的进程使用，最后换出的进程进入内存并顺利完成执行。 紧凑也可以用于这种情况：当系统内存紧张，需要再创建新的进程时，则只能将原来存在于内存的进程进行紧凑，紧凑后得到的内存空间再分配给新进程使用。 6.1.4 紧凑技术（续） 紧凑存在的缺点： ? 增加了系统的开销 移动已分配的内存区域会花费处理器大量的时间，增加了系统的开销。 ? 影响进程正常运行 当系统进行紧凑时，必须停止所有进程的执行。而正在进行外围设备与内存交换数据的进程，会按照已经确定的内存地址完成信息传送，不可以随便移动。如果此时采取紧凑，会带来数据的不一致。如果是实时操作系统，会影响实时任务的完成。 ? 需要重新定义内存地址 在紧凑之后，作业在内存中的地址发生了变化，需要重新定义内存地址。 6.1.5 对换技术 进程在内存中才能运行，但是，当内存空间紧张时，可以将某些暂时不运行的进程从内存移到外存，并将内存空间分配给其他进程或新创建的进程；当内存空间富余时再给被移出到外存的进程重新分配内存，让进程进入内存，这样的方式称为对换技术。 对换技术是为了提高系统的性能和多道度而采取的进程在内存和外存之间的换出与换入。从内存到外存的对换为换出，从外存到内存的对换为换入。除了整个进程的换出与换入外，系统也可以实现部分程序或数据的对换。 6.1.5 对换技术 为了提高内存的使用率，如果系统中某个进程需要输入/输出而阻塞的时间较长时，系统可以先将进程换出，在进程的阻塞时间到并能够提供内存时再将进程换入。另外，在内存需要紧凑时，系统利用对换技术挪动某些进程到外存，再换入内存，有助于