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1、第四幸存储器管理 存储器的层次程序和数据可 以被CPU直接 存取程序和数据必须先 移到内存，才能被 CPU存取程序和数据可 以被CPU直接 存取程序和数据必须先 移到内存，才能被 CPU存取存储器存取时间减少 存储器存取速度增加 每位存储器本钱增加 存储器容量减少三级存偌器结构用户程序的主要处理阶段1. 编辑阶段：创立源文件2. 编译阶段：生成目标文件3. 连接阶段：生成可执行文件4. 装入阶段：重定位，装入内存5. 运行阶段：得到结果存储器管理的功能存储器管理的功能：内存安排、地址映射、内存保护、内存扩充。 存储器有关概念1. 规律地址：用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址挨次编址
2、。2. 物理地址：内存中各物理单元的地址是从统一的基地址挨次编址。3. 重定位：把规律地址转变为内存的物理地址的过程。4. 静态重定位：是在目标程序装入内存时，由装入程序对目标程序中的指令和数据的地址进行修 改，即把程序的规律地址都改成实际的内存地址。重定位在程序装入时一次完成。100500700，J JI、j50005100、I一、二1MOV rl, 500 *MOV rl, 55001 2 3 4 51 2 3 4 5-I程序A的地址空间,一、-% 一570000程序A的内存空间静态重定位示意图。5. 动态重定位：在程序执行期间，每次访问内存之间进行重定位，这种变换是靠硬件地址变换机构实现
3、的。| 500 |程序A的内存空间动态重定位示意图6. 碎片：内存中容量太小、无法被采用的小分区。存储管理基本技术三种基本的存储管理技术：分区法、可重定位分区法和对换技术1. 分区法：把内存划分成假设干分区，每个分区里容纳一个作业。1) 固定分区：分区的个数、分区的大小固定不变；每个分区只能放一道作业。优点：管理方式简洁。缺点：内存空间采用率低。2) 动态分区法：分区大小和个数依作业状况而定；作业进入内存时才建分区。优点：按需安排内存缺点：产生大量碎片。2. 可重定位分区安排：通过紧缩可解决碎片问题；作业在内存中可以移动。优点：解决了碎片的问题，提高了主存采用率；缺点：增加了开销。，但须消耗大
4、量的CPU时间。3. 对换技术：作业(或进程)在内存和磁盘之间交换，换出临时不能运行的作业(或进程)；换 入具备运行条件的作业(或进程)。 虚拟存储器1. 虚拟存储器：是由操作系统供应的一个假想的特大存储器2. 虚拟存储器的基本特征：1) 虚拟扩充：不是物理上，而是规律上扩充了内存容量局部装入：每个作业不是全部一次性地装入内存，而是只装入一局部2) 离散安排：不必占用连续的空间，而是“见缝插针”。3) 屡次对换：所需的全部程序和数据要分成屡次调入内存3. 虚拟存储器受到的限制：1) 指令中表示地址的字长外存的容量分页存储管理技术1. 分页的概念规律空间等分为页；1) 物理空间等分为块，与页面大
5、小相同；规律地址表示：(如，页面大小为1K)3110 90页号P页内地址2) 内存安排原那么：以块为单位，规律上相邻的页可以安排在不相邻的内存块中。3) 页表：实现从页号到物理块号的地址映射01k Zk-101k Zk-1作业1地址空间lk-1作业3地址空间0516作业1页表页号块号作业2页表页号块号08作业2页表1k多3k4kf6k7k一A8k9k10k-los05作业2（0页）作业2 U页） 作业1 （0页5 作业1 （1页） 作业2 （2页） 作业3页）主存4) 地址映射：由硬件完成。2. 恳求分页的基本思想1） 地址空间分页，内存分块，页与块大小相同;2） 作业局部装入内存。3） 作业
6、所占的各块不连续。4） 硬件通过页表生成访内地址。5） 假设缺页，进行缺页中断处理，换入内存。6） 采用快表可加速地址转换。分段存储管理技术1. 分段的概念1）规律空间分段：段是信息的规律单位，每段对应一个相应的程序模块，有完整的规律意义。2）程序的地址结构：规律地址表示：（二维的地址空间）3116 150段号S段内地址d3）内存安排：内存以段为单位进行安排，每个段单独占用一块连续的内存分区。4）段表：实现每个规律段到物理内存中分区位置的映射5）地址转换：见图P126 4-23分页分段信息的物理单位信息的规律单位大小一样，由系统固定大小不等，由用户确定地址空间是一维的地址空间是二维的2.分页与
7、分段的区分 虚存中的置换算法1. 先进先出法（FIFO）：将最先进入内存的页换出内存。例如内存块数量为3时，采纳FIFO页面置换算法，下面页面走向状况下，缺页次数是多少?缺页次数=15次2. 最正确置换法（OPT）：将将来不再被使用或是最远的将来才被访问的页例如内存块数量为3时，采纳OPT页面置换算法，下面页面走向状况下，缺页次数是多少?3 0 3-2031 2 0 1 7 0 1270011缺页次数二9次3. 最近最少使用置换法（LRU）：将最近一段时间里最久没有使用过的页面换出内存。例如内存块数量为3时，采纳LRU页面置换算法，下面页面走向状况下，缺页次数是多少?7777224440111000000333001133222227缺页次数二12次4. 最近未使用置换法（NUR）：是LRU近似方法，比拟简洁实现，开销也比拟小。实现方法：在存储分块表的每一表项中增加一个引用位，操作系统定期地将它们置为0。当某一页被 访问时，由硬件将该位置1。需要淘汰一页时，把该位为0的页淘汰出去，由于最近一段时间里它未被访 问过。