昆明理工大学付湘琼操作系统存储器管理.pptx

第1页/共77页昆明理工大学付湘琼操作系统存储器管理第2页/共77页 计算机操作系统 第四章?存储器管理第3页/共77页4.1 存储器管理的若干概念 存储器 地址变换 虚拟存储器 第4页/共77页一．存储器1．存储器 主存 （内部存储器，磁芯存 储器）存储器辅存 （外存）磁盘、磁鼓、 磁带、 软盘第5页/共77页系统区 （OS标准子程序） 主存 用户区 （用户程序、数据）2．主存储器的物理组织，多级存储器外存高速缓存 主存第6页/共77页 3．存储器管理的功能： (1) 主存空间分配和保护：主存储器中允许同时容纳各种软件和多个用户程序时，必须解决主存空间如何分配以及各存储区内的信息如何保护等问题。对不同的存储管理方式，采用的主存空间分配策略是不同的。为了保护区域内信息不被破坏，必须实现存储保护。存储保护的工作必须由硬件和软件配合来实现。 (2)主存空间的重定位 配合硬件做好地址转换工作，把一组逻辑地址空间转换成绝对地址空间，以保证处理器的正确执行。第7页/共77页 (3)?主存空间的共享 在多道程序设计的系统中，同时进入主存储器执行的作业可能要调用同的程序。例如，调用编译程序进行编译，把这个编译程序存放在某个区域中，各作业要调用时就访问这个区域，因此这个区域就是共享的。同样也可实现公共数据的公享。 (4) 主存空间的扩充 提供虚拟存储器，使用户编制程序时不必考虑主存储器的实际容量，使计算机系统似乎有一个比实际主存储器容量大得多的主存空间。??第8页/共77页 二．地址变换?1.存储空间 地址空间——一个目标程序所限定的地址范围 逻辑地址（相对地址）——当对源程序进行编译时，编译后一个目标程序所限定的地址范围称为该作业的逻辑地址空间。 物理地址（绝对地址）——主存中一系列存储 物理单元。 地址空间是逻辑地址的集合。存储空间是物理地址的集合。一个是虚的概念，一个是实的物体。第9页/共77页?2.重定位 当一个地址装入与其地址空间不一致的存储空间中，就得要地址变换。也就是说将虚地址映射为内存地址，把这种作法叫做地址重定位 (1)?静态地址重定位 在装入一个作业时，把作业中的指令地址全部转换为绝对地址（地址转换工作是在作业执行前集中一次完成的）在作业执行过程中就无须再进行地址转换工作。第10页/共77页静态地址重定位优点?它的主要优点是，无需增加硬件地址变换机构，因而可在一般计算机上实现。静态地址重定位缺点?主要缺点有：?①要求给每个作业分配一个连续的存储空间，且在作业的整个执行期间不能再移动，因而也就不能实现重新分配主存。?②用户必须事先确定所需的存储量，若所需的存储量超过可用存储空间时，用户必须考虑覆盖结构。?③用户之间难以共享主存中的同一程序副本。第11页/共77页 2．动态地址重定位： 动态地址重地位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。 BR0 Load A500 12345 Load A500 123451000 VR100…..500+ 1500500 内存空间 虚拟空间第12页/共77页 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地址寄存器VR。指令或数据的内存地址MA与虚地址的关系为：MA=(BR)+(VR) 其中，(x)表示寄存器x中的内容?第13页/共77页?最简单的办法是利用一个重定位寄存器。该寄存器的值由调度程序根据作业分配到的存储空间的起始地址来设定。在具有这种地址变换机构的计算机系统中，当作业执行时，不是根据CPU给出的逻辑地址去访问主存，而是将逻辑地址与重定位寄存器中的内容相加后得到的地址作为访问主存的地址。 第14页/共77页动态重定位的主要优点有：? ①用户作业不要求分配连续的存储空间。?②用户作业在执行过程中，可以动态申请存储空间和在主存中移动。?③有利于程序段的共享。动态重定位的主要缺点有： ? ?①需要附加的硬件支持。?②实现存储管理的软件算法比较复杂。第15页/共77页 三.虚拟存储器 什么是虚拟存储器？ 虚拟存储器是一种存储管理技术，用以完成用小的内存实现在大的虚拟空间中程序的运行工作。 为了给大作业用户提供方便,使它们摆脱对主存和辅存的分配和管理问题,由操作系统把多级存储器统一管理起来,实现自动覆盖。既一个大作业在执行时, 其一部分地址空间在主存,另一部分在辅存,　当访问的信息不在主存时.因此,从效果来看,这样的系统,好象用户提供了存储容量比实际主存大得多的存储器,人们称这个为虚拟存储器。之所以称它为虚拟存储器,因为这样的存储器实际上并不存在而只是系统增加自动覆盖功能，给用户造成的一种幻觉,仿佛它有一个很大的主存供它使用。这是虚拟存储器的最初概念。