《操作系统》第4章 存储管理ppt课件.ppt

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1、第4章存储管理4.1存储管理概述4.2简单的存储管理4.3分页式存储管理4.4请求分页存储管理4.5分段存储管理4.6段页式存储管理4.7WindowsXP的内存管理2021/7/281HZAU理学院计算机系姚娟4.1存储管理概述存储管理是指存储器资源（主要指内存并涉及外存）的管理。存储器资源的组织（如内存的组织方式）地址变换（逻辑地址与物理地址的对应关系维护）虚拟存储的调度算法2021/7/282HZAU理学院计算机系姚娟存储组织存储器的功能是保存数据，存储器的发展方向是高速、大容量和小体积。内存在访问速度方面的发展：DRAM、SDRAM、SRAM等；硬盘技术在大容量

2、方面的发展：接口标准、存储密度等；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。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（如：缓存命中率正好使主存读写保持繁忙）；2021/7/283HZAU理学院计算机系姚娟存储层次结构高速缓存：DataCacheTLB(TranslationLookasideBuffer)内存：DRAM,SDRAM等；外存：软盘、硬盘、光盘、磁带等；高速缓存主存外存cpu可访n+k~几百knM~几百Mn+M~nG(G=1kn)2021/7/284HZAU理学院计算

3、机系姚娟存储管理目的方便用户，使用户减少甚至摆脱对存储器使用的管理。提高内存资源的利用率，关键是实现内存共享。现代操作系统可区分两类主存：物理主存共享的基础；由0～（m－1）个物理地址组成。逻辑主存主存以分片方式实现共享：按区分配：根据实际需要划分为大小不等的区域。按页分配：划分为大小相等的块。2021/7/285HZAU理学院计算机系姚娟存储管理的功能主存储空间的分配和回收（静态、动态）地址转换主存储空间的保护保护操作系统占有的主存区保护各程序的私有主存区保护可供多个程序访问的主存共享区主存储空间的共享主存储器资源的共享某一主存区域的共享主存储空间的扩充2021/7/

4、286HZAU理学院计算机系姚娟重定位（地址映射）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。物理地址（绝对地址，实地址）：内存中存储单元的地址。物理地址可直接寻址。2021/7/287HZAU理学院计算机系姚娟作业的名字空间、逻辑地址空间和装入后的物理空间符号源程序目标代码可执行代码汇编编译连接地址重定位名字空间地址空间存储空间:x=x+1::R=XR=R+1X=R:0:K100:100+K:R=XR=R+1X=R:20

5、21/7/288HZAU理学院计算机系姚娟地址重定位地址重定位：将虚拟空间中已链接和划分好的内容装入内存，并将虚拟地址映射为内存地址的问题。称之为地址重定位或地址映射。实现地址映射的方式（对可执行程序）：直接定位：早期单道系统中静态重定位动态重定位2021/7/289HZAU理学院计算机系姚娟静态重定位在可执行文件中，列出各个需要重定位的地址单元和相对地址值。当用户程序被装入内存时，一次性实现逻辑地址到物理地址的转换，以后不再转换（一般在装入内存时由软件完成）。即：装入时根据所定位的内存地址去修改每个重定位地址项，添加相应偏移量。评价:优点：不需硬件支持，可以装入有限多

6、道程序缺点：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。不易实现共享。2021/7/2810HZAU理学院计算机系姚娟说明：重定位表中列出所有修改的位置。如：重定位表的150表示相对地址150处的内容为相对地址(即100为从0起头的相对位置)。在装入时，要依据重定位后的起头位置(2000)修改相对地址。重定位修改：重定位表中的150->绝对地址2150(=2000+150)内容修改：内容100变成2100(=100+2000))。2021/7/2811HZAU理学院计算机系姚娟动态重定位动态地址映射是在程序执行时由系统硬件完成从逻辑地址到物理地址的转换的

7、。动态地址映射是由硬件地执行时完成的，程序中不执行的程序就不做地址映射的工作，这样节省了CPU的时间。重定位寄存器的内容由操作系统用特权指令来设置，比较灵活。实现动态地址映射必须有硬件的支持，并有一定的执行时间延迟。现代计算机系统中都采用动态地址映射技术。2021/7/2812HZAU理学院计算机系姚娟优点：OS可以将一个程序分散存放于不连续的内存空间，可以移动程序，有利用实现共享。能够支持程序执行中产生的地址引用，如指针变量（而不仅是生成可执行文件时的地址引用）。缺点需要硬件支持（通常是CPU），OS实现较复杂。它是虚拟存储的基础。20