四川大学操作系统原理、操作系统课件 存储器管理（1）.ppt

知识点分布 讲在前面－存储管理目的 操作系统的“方便”性 便于用户装入程序，无须了解底层细节 可实现动态的存储空间伸缩，适应不同程序的需要 操作系统的“合理”性 合理分配内存空间，保证多道程序的顺利运行 合理保护内存空间，防止各种可能的破坏泄漏 操作系统的“有效性” 有效保持内存空间的可用性，防止对资源的浪费 有效实现“小空间大容量”，提高计算机的适应性 有效配合CPU的调度过程，实现系统运行的稳定 讲在前面－存储管理目的 内存的管理、分配与回收 空间的使用情况记录—位图、分配表、分区表 空间的分配与回收—定长与不定长、静态与动态 地址重定位（地址映射） 物理地址与逻辑地址的差别 实模式与保护模式 共享与保护 内存共享：进程与线程、中间件应用 内存保护：如何防止地址越界或操作越权？ 内存的扩充 虚拟存储：如何使用小内存空间来运行大的程序？ 讲在前面－地址空间 程序的名空间 用户编程所用的地址称为逻辑地址 （或程序地址，或虚地址） 由逻辑地址组成的空间称为逻辑地址空间 （或程序地址空间） 内存的每个存储单元都有一个编号，这种编号称为 内存地址（或称为物理地址，绝对地址） 内存地址的集合称为内存空间 （或物理地址空间） 讲在前面－地址空间 讲在前面－地址空间 存储空间的分类与性质 6.1.2 程序的准备执行 相关知识回顾 进程创建 高级调度（作业调度） 程序的执行过程 编译：源代码形成（多个）目标模块 链接：链接相关库函数，形成装入模块 装入：装入内存 运行 6.1.2 程序的准备执行-链接 静态链接 对相对地址的修改 变换外部调用符号 装入时链接 便于修改和更新 便于实现对目标模块的共享 运行时动态链接 6.1.2 程序的准备执行-装入 绝对装入方式 可重定位装入方式 动态运行时装入方式 6.1.2 程序的准备执行-装入 绝对装入方式 可重定位装入方式 动态运行时装入方式 6.1.2 程序的准备执行-装入 静态地址映射（静态重定位） 程序被装入内存时，由操作系统的连接装入程序完成程序的逻辑地址到内存地址的转换。 假定程序装入内存的首地址为BR，程序地址为VR，内存地址为MR，则地址映射按下式进行：MR=BR+VR 。 例如，程序装入内存的首地址为1000，则装配程序就按MR=1000+VR对程序中所有地址部分进行修改，修改后指令Load A，200就变为Load A，1200 6.1.2 程序的准备执行-装入 动态地址映射（动态重定位） 动态地址重定位是在程序执行的过程中，每次访问内存之前，将要访问的程序地址转换为内存地址。一般来说这种转换是由专门的硬件机构来完成的。 最简单的硬件机构是重定位寄存器。 在地址重定位机构中，有一个基地址寄存器BR和一个程序地址寄存器VR，一个内存地址寄存器MR。 6.1.2 程序的准备执行-装入 动态地址映射（动态重定位）过程描述： 程序装入内存后，它所占用的内存区的首地址由系统送入基地址寄存器BR中。 在程序执行的过程中，若要访问内存，将访问的逻辑地址送入VR中。 地址转换机构把VR和BR中的内容相加，并将结果送入MR中，作为实际访问的地址。 6.1.2 程序的准备执行-装入 动态地址映射（动态重定位）优点： 程序占用的内存空间是动态可变的，当程序从某个存储区移到另一个区域时，只需要修改相应的寄存器BR的内容即可。 一个程序不一定要求占用一个连续的内存空间。 可以部分地装入程序运行。 便于多个进程共享同一个程序的代码。 6.1.2 程序的准备执行-装入 动态地址映射（动态重定位）缺点： 需要硬件的支持。 实现存储管理的软件算法较为复杂。 引起内存分配和回收的原因 进程的开始的结束。 进程运行的过程中，它所占用的内存也可能发生变化，如栈的变化。 进程映像在内存和外存之间传递。由于内存有限，系统中不可能容纳所有进程，有些进程的映像可以存放在外存，当要运行这些进程时，必须把它们调入内存。 系统为了充分利用内存空间，有时可能对内存空间进行调整。 存储保护 上、下界存储保护： 上、下界保护是一种简单的存储保护技术。 系统可为每个作业设置一对上、下界寄存器，分别用来存放当前运行作业在内存空间的上、下边界地址，用它们来限制用户程序的活动范围。 基址—限长存储保护： 上、下界保护的一个变种是采用基址-限长存储保护。 6.2.1 单一连续分配 最简单的管理方式（只有分配与回收） 操作系统和用户程序共享RAM 除了嵌入式系统外，其他的计算机不再使用这种方式 6.2.2 固定分区分配 早期支持多道程序的管理方式 将用户可使用内存区划分为固定大小，根据作业长度