【正文】 Page 33 2022/8/16 可重定位分區(qū)分配 ?多重分區(qū) ?即一個(gè)程序可以占據(jù)主存中不連續(xù)的多個(gè)分區(qū) —— 可以解決碎片問(wèn)題 ?支持結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) ， 操作系統(tǒng)往往把一道作業(yè)分成若干片段如子程序 、 主程序 、 數(shù)據(jù)組等 。 ?需要硬件支持（多對(duì)界地址寄存器， 重定位寄存器 ） ?管理復(fù)雜 Operating System Page 34 2022/8/16 可重定位分區(qū)分配 ?多重分區(qū) Operating System Page 35 2022/8/16 ?分區(qū)的保護(hù) 為 了防止一道作業(yè)有意或無(wú)意地破壞操作系統(tǒng)或其它作業(yè) 。 一般說(shuō)來(lái) ， 沒(méi)有硬件支持 ， 實(shí)現(xiàn)有效的存儲(chǔ)保護(hù)是困難的 。 通常采取： ?界限寄存器方式 ?保護(hù)鍵方式 ?兩種措施 ， 或二者兼而有之 。 可重定位分區(qū)分配 Operating System Page 36 2022/8/16 ?保護(hù)過(guò)程 —— 防止地址越界 一般由硬件提供一對(duì)寄存器： ? 基址寄存器：存放起始地址 ? 限長(zhǎng)寄存器：存放長(zhǎng)度 （上界寄存器 /下界寄存器） 可重定位分區(qū)分配 Operating System Page 37 2022/8/16 ?界限寄存器保護(hù) ?60K 訪問(wèn)地址 =124K ?則產(chǎn)生訪問(wèn)地址界中斷 可重定位分區(qū)分配 Operating System Page 38 2022/8/16 ?基址、限長(zhǎng)寄存器保護(hù) ?相對(duì)地址 限長(zhǎng)寄存器的值 ?則產(chǎn)生訪問(wèn)地址界中斷 可重定位分區(qū)分配 Operating System Page 39 2022/8/16 ?防止操作越權(quán) 對(duì)于允許多個(gè)進(jìn)程共享的存儲(chǔ)區(qū)域，每個(gè)進(jìn)程都有自己的訪問(wèn)權(quán)限。如果一個(gè)進(jìn)程對(duì)共享區(qū)域的訪問(wèn)違反了權(quán)限規(guī)定，則發(fā)生操作越權(quán) 即讀寫保護(hù) 可重定位分區(qū)分配 Operating System Page 40 2022/8/16 ?保護(hù)鍵方式 可重定位分區(qū)分配 Operating System Page 41 2022/8/16 基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式 連續(xù)分配方式會(huì)形成許多“碎片”，通過(guò)“緊湊”方法將碎片拼接成可用的大塊空間，但須為此付出很大開銷。 根據(jù)離散分配時(shí)所用基本單位的不同，又可把離散分配方式分以下三種： 分頁(yè)存儲(chǔ)管理 分段存儲(chǔ)管理 段頁(yè)式存儲(chǔ)管理 Operating System Page 42 2022/8/16 存儲(chǔ)器管理 連續(xù)分配方式 離散分配方式 分頁(yè)存儲(chǔ)管理 分段存儲(chǔ)管理 基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理 請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理 基本分段存儲(chǔ)管理 請(qǐng)求分 段存儲(chǔ)管理 基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理 基本分段存儲(chǔ)管理 請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理 請(qǐng)求分 段存儲(chǔ)管理 段頁(yè)式存儲(chǔ)管理 虛擬存儲(chǔ)器 頁(yè)面置換算法 Operating System Page 43 2022/8/16 第四章 存儲(chǔ)器管理 ?程序的裝入和鏈接 ?連續(xù)分配方式 ?基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理 ?基本分段存儲(chǔ)管理 ?虛擬存儲(chǔ)器的基本概念 ?請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式 ?頁(yè)面置換算法 ?請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式 Operating System Page 44 2022/8/16 基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式 在分頁(yè)存儲(chǔ)管理的方式中 ， 如果不具備頁(yè)面 對(duì)換 功能 ， 則稱為 基本的 （ 純 ） 分頁(yè)管理方式 ， 它不具有支持實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器的功能 ， 它要求把每個(gè)作業(yè)全部裝入內(nèi)存后方能運(yùn)行 。 Operating System Page 45 2022/8/16 基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理 ?頁(yè)面與頁(yè)表 ?地址變換機(jī)構(gòu) ?兩級(jí)和多級(jí)頁(yè)表 Operating System Page 46 2022/8/16 頁(yè)面與頁(yè)表 ? ? ? 頁(yè)面： 將一個(gè)進(jìn)程的邏輯地址空間分成若干個(gè)大小相等的片，稱為 頁(yè)面或頁(yè) ，并加以編號(hào)，從 0開始編制頁(yè)號(hào)，頁(yè)內(nèi)地址是相對(duì)于 0編址。 ? 物理塊： 內(nèi)存按頁(yè)的大小劃分為大小相等的區(qū)域， 稱為物理塊（物理頁(yè)面，頁(yè)框 (frame)，幀）， 同樣加以編號(hào)，如 0＃塊、 1＃塊等等 ? 在為進(jìn)程分配內(nèi)存時(shí)，以塊為單位將進(jìn)程中的若干個(gè)頁(yè)分別裝入到多個(gè)可以不相鄰接的物理塊中。由于進(jìn)程的最后一頁(yè)經(jīng)常裝不滿一塊而形成了不可利用的碎片，稱之為“ 頁(yè)內(nèi)碎片 ” Operating System Page 47 2022/8/16 對(duì)某特定機(jī)器 ， 其地址結(jié)構(gòu)是一定的 。 若給定一個(gè)邏輯地址空間中的地址為 A， 頁(yè)面的大小為 L， 則頁(yè)號(hào) P和頁(yè)內(nèi)地址 d可按下式求得： 例如：其系統(tǒng)的頁(yè)面大小為 1KB， 設(shè) A=2170B， 則由下式可以求得 P= ， d= 。 2. 地址結(jié)構(gòu) 分頁(yè)地址中的地址結(jié)構(gòu)如下： 頁(yè)號(hào) P 位移量 W 31 12 11 0 頁(yè)內(nèi)地址 212=4*210 4KB 220=210*210 1M M OD LAdLAIN TP][????????2 122 2048 122 Operating System Page 48 2022/8/16 頁(yè)面與頁(yè)表 ?頁(yè)表 ?分頁(yè)系統(tǒng)中，將進(jìn)程的每一頁(yè) 離散地存儲(chǔ)在內(nèi)存的任一物理塊中，為每個(gè)進(jìn)程建立一張 頁(yè)面映像表 ，簡(jiǎn)稱頁(yè)表 用戶程序0 頁(yè)1 頁(yè)2 頁(yè)3 頁(yè)4 頁(yè)5 頁(yè)161。 n 頁(yè)頁(yè)表頁(yè)號(hào) 塊號(hào)0 21 32 63 84 95161。 161。 內(nèi)存012345678910?作用：實(shí)現(xiàn) 頁(yè)號(hào)到物理塊號(hào)的映射 Operating System Page 49 2022/8/16 頁(yè)面與頁(yè)表 進(jìn)程 A頁(yè)表 0 0 頁(yè)號(hào) 塊號(hào) 1 1 2 4 3 5 4 8 5 9 …… …… 程序 A 0 0 程序 A 1 1 程序 B 0 2 程序 B 1 3 程序 A 2 4 程序 A 3 5 程序 B 2 6 程序 B 3 7 程序 A 4 8 內(nèi)存 程序 A 5 9 程序 A 0頁(yè) 1頁(yè) 2頁(yè) 3頁(yè) 4頁(yè) 5頁(yè) n頁(yè) 程序 B 0頁(yè) 1頁(yè) 2頁(yè) 3頁(yè) 4頁(yè) 5頁(yè) m頁(yè) 進(jìn)程 B頁(yè)表 0 2 頁(yè)號(hào) 塊號(hào) 1 3 2 6 3 7 …… …… Operating System Page 50 2022/8/16 基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理 ?頁(yè)面與頁(yè)表 ?地址變換機(jī)構(gòu) ?兩級(jí)和多級(jí)頁(yè)表 Operating System Page 51 2022/8/16 地址變換機(jī)構(gòu) 頁(yè)表寄存器頁(yè)表始址 頁(yè)表長(zhǎng)度 ＞ 頁(yè)號(hào) (3) 頁(yè) 內(nèi) 地 址＋邏輯地址L越界中斷1塊號(hào)b頁(yè)表頁(yè)號(hào)012物理地址3Operating System Page 52 2022/8/16 2. 由于頁(yè)表是存放在內(nèi)存中的 ， 這使 CPU每次要存取一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí) ， 都要 兩次 訪問(wèn)內(nèi)存 。 第一次 是訪問(wèn)內(nèi)存中的頁(yè)表 ， 從中找到該頁(yè)的物理塊號(hào) ，將此塊號(hào)與頁(yè)內(nèi)偏移量 W拼接以形成物理地址 。 第二次 訪問(wèn)內(nèi)存時(shí) ， 才是從第一步所得地址中獲得所需數(shù)據(jù) （ 或向此地址中寫入數(shù)據(jù) ） ， 并將此頁(yè)號(hào)與高速緩存中的所有頁(yè)碼進(jìn)行比較 。 Operating System Page 53 2022/8/16 地址變換機(jī)構(gòu) ?具有快表的地址變換機(jī)構(gòu) ?由于頁(yè)表是存放在內(nèi)存中，因此每次 CPU存取一個(gè)數(shù)據(jù)要 兩次訪問(wèn)內(nèi)存 ?為提高地址變換速度，在地址變換機(jī)構(gòu)中增設(shè)一個(gè)具有 并行查詢能力 的高速緩沖寄存器，又稱為 “ 聯(lián)想寄存器 ” （ Associative Memory）或 “ 快表 ” ，用以存放當(dāng)前訪問(wèn)的那些頁(yè)表項(xiàng) ?快表通常可存放 16512個(gè)表項(xiàng)，如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，命中率可達(dá) 90％以上 Operating System Page 54 2022/8/16 地址變換機(jī)構(gòu) 頁(yè)表寄存器 頁(yè)表始址 頁(yè)表長(zhǎng)度 ＞ 頁(yè)號(hào) 頁(yè) 內(nèi)地址 ＋ 邏輯地址 L 越界中斷 塊號(hào) b 頁(yè)表 頁(yè)號(hào) 頁(yè)號(hào) 輸 入 寄 存 器 塊號(hào) b b 快表 d 物理地址 具有快表的地址變換機(jī)構(gòu) Operating System Page 55 2022/8/16 第四章 存儲(chǔ)器管理 ?程序的裝入和鏈接 ?連續(xù)分配方式 ?基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理 ?基本分段存儲(chǔ)管理 ?虛擬存儲(chǔ)器的基本概念 ?請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式 ?頁(yè)面置換算法 ?請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式 Operating System Page 56 2022/8/16 基本分段存儲(chǔ)管理 ?分段存儲(chǔ)管理方式的引入 ?分段系統(tǒng)的基本原理 ?信息共享 ?段頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式 Operating System Page 57 2022/8/16 分段存儲(chǔ)管理方式的引入 ?分頁(yè) 存儲(chǔ)管理的主要目的是為了提高內(nèi)存利用率 ?分段 存儲(chǔ)管理的主要目的是為了 滿足用戶在編程和使用上的要求 ?分段管理的主要目的 ?方便編程 ? 用戶作業(yè)通常按邏輯關(guān)系分若干個(gè)段 ? LOAD 1, [A]|D。 ? STORE 1,[B]|C。 ?信息共享 ? 程序與數(shù)據(jù)的共享是以信息的邏輯單位為基礎(chǔ) ?信息保護(hù) ?動(dòng)態(tài)增長(zhǎng) ?動(dòng)態(tài)鏈接 Operating System Page 58 2022/8/16 基本分段存儲(chǔ)管理 ?分段存儲(chǔ)管理方式的引入 ?分段系統(tǒng)的基本原理 ?信息共享 ?段頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式 Operating System Page 59 2022/8/16 分段系統(tǒng)的基本原理 ?分段 ?分段存儲(chǔ)管理方式中，作業(yè)的地址空間被分成若干個(gè) 段 (segment)，每個(gè)段定義了一組邏輯信息 ?分段地址中的地址具有如下結(jié)構(gòu) ?分段方式已得到許多編譯程序的支持 段號(hào) 段內(nèi)地址 31 16 15 0 216=26*210=64K 216=26*210=64K Operating System Page 60 2022/8/16 分段系統(tǒng)的基本原理 ?段表 它記錄了段號(hào)，段的首（地）址和長(zhǎng)度之間的關(guān)系 每一個(gè)程序設(shè)置一個(gè)段表，放在內(nèi)存 ,屬于進(jìn)程的現(xiàn)場(chǎng)信息 段號(hào) 0 1 2 段首址 段長(zhǎng)度 58K 20K 100K 110K 260K 140K Operating System Page 61 2022/8/16 分段系統(tǒng)的基本原理 作業(yè)空間 (MAIN)＝ 0 0 30K (X)＝ 1 0 20K (D)＝ 2 0 15K (S)＝ 3 0 10K (MAIN)＝ 0 30K (X)＝ 1 20K (D)＝ 2 15K (S)＝ 3 10K 0 40K 80K 120K 150K