操作系统原理-第3章-存储器管理

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1、第3章存储器管理3.1内存管理概述（次重点）3.2分区存储管理（次重点）3.3页式存储管理（重点）3.4段式存储管理（非重点）3.5段页式存储管理（自学）内存管理的核心任务Cache、内存、外存三级存储结构程序和数据的长期保存程序和数据进入内存才能被处理缓存一些关键数据如何让容量有限的内存被多任务安全高效地共享是现代操作系统内存管理的核心任务，也是本章介绍的主要内容。本章需掌握的知识要点内存管理任务三种内存管理方式两类算法（内存分配、页面置换）三组区别可重定位动态分区基本分页请求分页实存与虚存分页与分段连续与离散

2、3.1存储管理的概念1、存储管理策略的分类OS本身的程序和数据与其他程序一起共享主存，为安全起见，多道程序系统常由OS把内存初始化为系统区和用户区两大部分：内存系统区（存放OS程序和数据）用户区（存放用户程序、数据）对用户区内存的管理可采取不同的策略，这些策略可以按照不同的方法进行分类。存储管理策略的分类1）静态划分及动态划分静态划分：固定分区、分页、段页式动态划分：可变分区、分段、伙伴系统2）实存管理与虚存管理实存管理连续分配（包括固定分区、可变分区和伙伴系统）实分页（Paging）实分段（Segmentati

3、on）虚存管理请求分页(Demandpaging)--主流技术请求分段(Demandsegmentation)段页式（segmentationwithpaging）离散分配2、物理地址和逻辑地址物理地址：存储单元的地址编号，又称绝对地址或实地址--物理地址的集合称为物理地址空间逻辑地址：用户程序中使用的地址，又称相对地址或虚地址--逻辑地址的集合称为逻辑地址空间--逻辑地址空间起始地址一般是0程序装入内存时（后），必须将逻辑地址转换成物理地址才能运行，一般采用可重定位方式：静态重定位：运行之前，由装入程序完成重定

4、位动态重定位：运行时，由硬件地址变换机构完成重定位装入Load1,120034561200物理地址空间Load1,data1data13456源程序Load1,20034560100200编译连接逻辑地址空间BA=10001100系统采用静态重定位，程序装入内存时的示例（内外存副本不一致）：装入Load1,20034561200物理地址空间Load1,data1data13456源程序Load1,20034560100200编译连接逻辑地址空间BA=10001100系统采用动态重定位，程序装入内存时的示例（内

5、外存副本一致）：10003456LOAD1,2000100200300LOAD1,2003456逻辑地址空间110012001300物理地址空间200VR+1000BR••••••••••••••••••运行时动态计算物理地址显然，采用动态重定位时，程序可在内存中浮动。3、程序的链接程序经编译后，形成一组目标模块，再利用链接程序将这组目标模块链接成装入模块（可执行文件）。三种链接方式：静态链接装入时动态链接运行时动态链接4、存储管理的功能（1）内存空间的分配与回收记录内存的使用情况——设置相应的内存分块表（内存分

6、配回收的依据）内存空间划分问题？——静态或动态，等长或不等长确定分配算法——考虑连续性与离散性，驻留性与交换性，一次性与多次性，静态方式与动态方式内存碎片问题及解决办法确定回收策略（2）地址转换（又称地址重定位、地址映射）指为了保证CPU执行指令时可正确访问存储单元，需将用户程序中的逻辑地址（相对地址，虚地址）转换为运行时由机器直接寻址的物理地址（绝对地址，实地址）的过程（3）内存的共享与保护进程共用相同内存区可节省空间，便于通信，所共享的代码应为纯代码（或者叫可重入的代码）内存保护限定程序只能访问自己所在的内存

7、区，保护了OS和其他程序——常用界限寄存器对法和存取控制字来实现（4）内存的扩充常用覆盖、交换和虚拟存储技术等实现对内存的逻辑扩充，以使小内存能够运行大程序4、存储管理的功能（续）1）覆盖技术把内存的同一区域分配给一道程序的的若干个子程序或数据段需要的时候将其调入内存2）交换技术将内存中暂时不用的信息交换到外存上将需要的数据从外存调入内存3）虚拟存储—主流技术通过软件和硬件技术把内存和外存构成一个二级存储体系在用户眼里是一个大容量存储器（速度是内存的，容量是外存的）也利用了覆盖和交换技术5、内存扩充技术--以时间

8、换空间覆盖示意图主程序(30k)子程序A(8k)子程序B(10k)子程序M(20k)子程序N(25k)子程序X(15k)主程序（30k)覆盖区1(25k)覆盖区0(10k)内存区用户的结构化程序区6、存储管理分类—按内存划分策略分区式存储管理：操作系统对内存进行分区，规定每个分区只能装入一个作业或进程。--包括单一连续区、固定分区和可变分区。分页式存储管理：内存空间和虚存