操作系统原理_方敏_存储管理

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1、第五章存储管理操作系统课程组内容回顾死锁的检测永久性资源的死锁检测资源分配图死锁定理临时资源的死锁检测死锁的解除重新启动撤销进程剥夺资源进程回退2一、概述计算机的存储体系结构计算机为什么要使用存储器？——冯•诺依曼原理为什么要进行存储管理？存储器一直以来都是较为珍贵的系统资源，需要合理使用。程序的逻辑空间和实际的物理空间不甚相同，需要进行映射。3一、概述存储结构层次访问速度频度成本容量4一、概述存储管理的目的使得用户和用户程序不涉及内存物理的细节。自动完成用户程序的装入。提高内存的利用率。解决内存速度与CPU速度不匹配

2、的问题。实现内存共享。方便使用者，有效利用存储资源，提高系统工作效率。5一、概述存储管理的任务在现代操作系统中，存储管理的主要任务有以下几个方面：地址变换(地址再定位)存储资源的分配和回收存储共享和保护存储器扩充覆盖技术交换技术6二、地址重定位基本概念程序符号地址/名地址编译0101010010110101010101101010目标文件逻辑地址/相对地址虚拟地址/程序地址加载内存物理地址/绝对地址定义：当程序被装入内存时，程序的逻辑地址被转换成内存的物理地址，这一过程称为地址重定位(由内存管理单元(MMU)完成)。7

3、二、地址重定位常见的地址重定位技术绝对装入(Absoluteloading)/固定地址再定位程序的地址再定位是在程序执行之前被确定的，也就是在编译连接时直接生成实际存储器地址(物理地址)。在此，程序地址空间和内存地址空间是一一对应的。优点：装入过程简单。缺点：与硬件的结构过于密切，缺乏灵活性。0101010010110101010101101010目标文件加载内存逻辑地址物理地址一一对应例如：单片机，MS-DOS中.com格式程序。8二、地址重定位可重定位装入(RelocatableLoading)即指程序装入内存时，

4、由于程序的逻辑地址和物理地址不一致，由逻辑地址到物理地址的映射过程。分类静态再定位：指地址定位时修改程序的逻辑地址值，完成定位后，在程序的执行期间地址将不再发生变化。特点：在程序执行之前进行地址再定位。优点：无需硬件支持，容易实现。早期的操作系统中大多数都采用这种方法。缺点：必须分配连续的存储区域；执行期间不能扩充存储空间，也不能在内存中移动，内存利用率低，不便于共享。9二、地址重定位动态再定位：程序在装入内存时，不修改程序的逻辑地址值，程序在访问物理内存之前，再实时地将逻辑地址转换成物理地址。BR:基址寄存器，存放程

5、序的起始地址VR:变址寄存器，存放需要变换的逻辑地址10二、地址重定位优点：程序在执行期间可以换入和换出内存，可以解决内存紧张状态；可以在内存中移动——把内存中的碎片集中起来，可以充分利用空间；不必给程序分配连续的内存空间，可以较好的利用较小的内存块；若干用户可以共享同一程序，实现共享。缺点：需要附加的硬件支持，实现存储管理的软件算法比较复杂。11三、分区存储管理方案存储管理方案分类从操作系统的发展历史来看，存储管理主要有以下几种方案：分区存储管理方案。要求连续分配存储空间，且程序要一次性全部装入内存。简单，但是有比较

6、严重的内碎块和外碎块。段式存储管理方案。不要求连续分配存储空间，段和段之间可以不连续，但程序需要一次性全部装入内存。有比较严重的外碎块。页式存储管理方案。是一种不连续存储管理方案，也需要一次性全部装入内存。在逻辑地址空间和物理地址空间都采用分页的思想。缺点是每一个作业的最后一页有内碎块。12三、分区存储管理方案段页式存储管理方案。是一种不连续存储方案，段式存储管理和页式存储管理的结合。克服了纯分页和纯分段存储管理思想的缺点。交换技术和覆盖技术。虚拟存储管理方案。13三、分区存储管理方案分区存储管理：是一种连续分配存储空

7、间的管理方式。曾被广泛地应用于1960～1970年代的操作系统中。思想：把内存分为一些大小相等或不等的分区(Partition)，装入时每个应用程序占用一个或几个分区，操作系统占用其中一个分区。适用于多道程序系统和分时系统，支持多个程序并发执行。分类单一连续分区存储管理固定分区管理可变分区管理14三、分区存储管理方案单一连续分区存储管理特点：一次只能装入一个程序，程序独占整个用户区，如果程序小于用户区，则剩余的空间浪费，如果大于，则无法装入。优点：简单，适用于单用户、单任务的操作系统，不需要复杂的硬件支持。缺点：一个作

8、业运行时要占用整个内存地址空间，对内存造成了很大的浪费，不支持大作业。15三、分区存储管理方案固定分区管理支持多道程序技术实现方法：初始化内存空间分区状态表程序A(30K)程序A已分配内碎片：指占用分区之内未被利用的空间。16三、分区存储管理方案特点：内存中同时可以容纳多道程序；程序必须连续存放，且要一次全部装入。优点：比单一连续