清华大学操作系统讲义第09讲存储管理ppt课件.ppt

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1、第九讲操作系统与系统编程谌卫军清华大学软件学院2004年春季4.3.2段式存储管理页式存储管理（和分区存储管理）只有一个逻辑地址空间，即一维的线性连续空间，从0到某个最大的逻辑地址。但是从程序员的角度来说，一个程序是由一组模块（片段）所组成的，每个片段是一个逻辑单元，如：主程序、函数、全局变量、栈、符号表等。为了体现这些逻辑单元的独立性，便于它们的共享、保护和修改，人们提出了段式存储管理的方法。1.基本原理对于程序当中的每一个逻辑单元，设立一个完全独立的地址空间，称为“段”。在每个段的内部，是一维的线性连续地址，从0一直到某个最大的地址。每个段的大小一般是不相等的，它所包含的内

2、容也是不一样的；对于物理内存来说，采用可变分区（动态分区）的管理方法；当一个程序需要装入内存时，以段为单位进行分配，把每一个段装入到一个内存分区当中，这些内存分区不必是连续的。1423物理内存空间用户空间1324子函数主函数栈符号表0n2.具体实现在段式存储管理当中，为了指明用户空间当中的某个地址，程序必须给出一个二元的地址组：〈段号，段内偏移地址〉段表：系统为每一个进程都建立了一个段表，它给出了进程当中的每一个段与它所对应的内存分区之间的映射关系。所对应内存分区的起始地址段长度1400100063004004300400段号012段表比较页表段表的具体实现：段表保存在内存当中

3、；设置一个段表基地址寄存器（Segment-tablebaseregister，STBR），用来指向内存当中段表的起始地址；设置一个段表长度寄存器（Segment-tablelengthregister，STLR），用来指示段表的大小，即程序当中的段的个数；段式地址映射PhysicalAddress段式地址映射举例3.优缺点优点：程序通过分段来划分多个模块，每个模块可以分别编写和编译，可以针对不同类型的段采取不同的保护，可以按段为单位来进行共享；一个程序不必连续存放，没有内碎片；便于改变进程所占用空间的大小。缺点：程序必须全部装入内存、外碎片等。4.3.3页式管理与段式管理的比

4、较分页是出于系统管理的需要，分段是出于用户应用的需要。页式：为减少碎片，提高内存的使用效率，因此把内存划分为许多个固定大小的物理页面。相应的，把逻辑地址空间也划分为大小相同的逻辑页面；段式：为了实现程序当中的各个逻辑单元的独立性，便于它们的共享、保护和修改，从而为每一个逻辑单元设立一个单独的“段”。相应的，在物理内存的分配和回收上，采用可变分区的存储管理方法。程序员对所采用的存储管理技术的关注：页式：对于程序员而言，页式存储管理完全是透明的，不必关心。对逻辑地址空间的分页，是由系统自动完成的，每个页面当中的内容，也是偶然的。程序员甚至不知道分页的发生。段式：程序员知道各个逻辑单

5、元的存在，因此可以对它们进行不同的处理。页大小是系统固定的，而段大小则通常不固定；通常段比页大，因此段表比页表短，可以缩短查找时间，提高访问速度；从逻辑地址的表示来看：页式：逻辑地址是一维的线性连续地址，各模块在链接时必须组织成同一个地址空间；段式：逻辑地址是二维的，即段号和段内的偏移地址，各个模块在链接时可以为每个段组织一个地址空间。从退化形式来看：页式：如果页面比较大，能装下整个程序，那么就退化为一种固定分区的方法；段式：如果段的个数为1，那么就退化为一种可变分区的方法。4.3.4段页式存储管理段式存储和页式存储各有特点：段式存储管理为用户提供了一个二维的逻辑地址空间，可以

6、满足程序和信息的逻辑分段要求，反映了程序的逻辑结构，有利于段的共享、保护和动态增长；页式存储管理的特征是等分内存，它有效地克服了碎片问题，提高了内存的利用率。为了保持页式在存储管理上的优点和段式在逻辑上的优点，人们又提出了段页式存储管理技术。基本思想：先把程序划分为段，然后在段内分页。逻辑地址：内存划分：按页式存储管理方案内存分配：以页面为单位进行分配段号段内地址页号页内地址具体实现：段表：记录了每一段的页表起始地址和页表长度，而不是该段所在内存分区的起始地址。页表：记录了逻辑页面号与物理页面号之间的对应关系。（每一段有一个，一个程序可能有多个页表）需要的硬件支持：段表基地址寄

7、存器（STBR）和段表长度寄存器（STLR）。段页式地址映射（本图摘自Silberschatz,GalvinandGagne：“OperatingSystemConcepts”）4.4覆盖技术与交换技术在计算机系统中，尤其是在多道程序环境下,可能会出现内存不够用的情况，怎么办？如果是程序太大，超过了内存的容量，可以采用覆盖（overlay）技术，只把需要的指令和数据保存在内存当中；如果是程序太多，超过了内存的容量，可以采用交换（swapping）技术，把暂时不能执行的程序送到外存中；如果想要