操作系统第5章.ppt

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1、第5章存储管理5.1存储管理的功能5.2分区存储管理5.3覆盖与交换技术5.4页式管理5.5段式与段页式管理5.6本章小结5.1存储管理的功能存储管理的功能如下:1.主存空间的分配与回收2.地址转换3.主存空间的共享和保护4.主存空间的扩充5.1.2重定位一.绝对地址和逻辑地址内存地址的集合称为内存空间或物理地址空间。内存中，每一个存储单元都与相应的称为内存地址的编号相对应。显然，内存空间是一维线性空间。二.虚存的一维线性空间或多维线性空间变换到内存的唯一的一维物理线性空间1.虚拟空间的划分问题2.把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

2、存地址的问题。1.静态地址重定位在虚空间程序执行之前由装配程序完成地址映射工作.静态重定位的优点是不需要硬件支持。缺点:不能移动在程序执行之前将有关部分全部装入必须占用连续的内存空间，这就难以做到程序和数据的共享。2.动态地址重定位动态地址重定位（dynamicaddressrelocation）是在程序执行过程中，在CPU访问内存之前，将要访问的程序或数据地址转换成内存地址。动态重定位依靠硬件地址变换机构完成。地址重定位机构需要一个(或多个)基地址寄存器BR和一个(或多个)程序虚拟地址寄存器VR。指令或数据的内存地址MA与虚拟地址的关系为:MA=(BR)+(

3、VR)这里，(BR)与(VR)分别表示寄存器BR与VR中的内容。图5.3动态地址重定位动态重定位的主要优点有:(1)可以对内存进行非连续分配。(2)动态重定位提供了实现虚拟存储器的基础。(3)有利于程序段的共享。5.1.3内外存数据传输的控制1.是用户程序自己控制:覆盖技术2.是操作系统控制:交换(swapping)方式请求调入(ondemand)方式和预调入(onprefetch)方式。5.1.4内存的分配与回收几种策略和数据结构:分配结构(2)放置策略(3)交换策略(4)调入策略。(5)回收策略5.1.5内存信息的共享与保护常用的内存信息保护方法有硬件法、

4、软件法和软硬件结合三种。1.上下界保护法是一种常用的硬件保护法2.保护键法。图5.5保护键保护法3.界限寄存器与CPU的用户态或核心态工作方式相结合的保护方式。在这种保护模式下，用户态进程只能访问那些在界限寄存器所规定范围内的内存部分，而核心态进程则可以访问整个内存地址空间。UNIX系统就是采用的这种内存保护方式。5.2分区存储管理5.2.1分区管理基本原理分区管理的基本原理是给每一个内存中的进程划分一块适当大小的存储区,以连续存储各进程的程序和数据，使各进程得以并发执行。按分区的时机，分区管理可以分为固定分区和动态分区两种方法。1.固定分区法把内存区固定

5、地划分为若干个大小不等的区域。划分的原则由系统操作员或操作系统决定。分区一旦划分结束，在整个执行过程中每个分区的长度和内存的总分区个数将保持不变。系统对内存的管理和控制通过数据结构——分区说明表进行，图5.6固定分区法2.动态分区法动态分区法在作业执行前并不建立分区，分区的建立是在作业的处理过程中进行的，且其大小可随作业或进程对内存的要求而改变。这就改变了固定分区法中那种即使是小作业也要占据大分区的浪费现象，从而提高了内存的利用率图5.7内存初始分配情况图5.8内存分配变化过程内存管理用数据结构:可用分区表:每个表目记录一个空闲区可用分区自由链:查找比可用表困

6、难，但不必占用额外的内存区。请求表:请求表的每个表目描述请求内存资源的作业或进程号以及所请求的内存大小。图5.9可用表、自由链及请求表图5.10固定分区分配算法5.2.2分区的分配与回收1.固定分区时的分配与回收2.动态分区时的分配与回收动态分区时的分配与回收主要解决三个问题:(1)对于请求表中的要求内存长度，从可用表或自由链中寻找出合适的空闲区分配程序。(2)分配空闲区之后，更新可用表或自由链。(3)进程或作业释放内存资源时，和相邻的空闲区进行链接合并，更新可用表或自由链。动态分区时的分配方法：最先适应法(firstfitalgorithm)最佳适应法(b

7、estfitalgorithm)最坏适应法(worstfitalgoriathm)(1)最先适应法按起始地址递增的次序排列(2)最佳适应算法最佳适应算法要求从小到大的次序组成空闲区可用表或自由链。(3)最坏适应算法最坏适应算法要求空闲区按其大小递减的顺序组成空闲区可用表或自由链。图5.11最先适应算法4.几种分配算法的比较思考：三种分配算法的各自特点从查找速度、释放速度及空闲区的利用等三个方面对上述三种算法进行比较。内存回收4种情况：如果释放区与上下两空闲区相邻如果释放区只与上空闲区相邻如果释放区与下空闲区相邻如果释放区不与任何空闲区相邻图5.12空

8、闲区的合并5.2.3有关分区管理其他问