[工學(xué)]操作系統(tǒng)第5章(已修改)
2024-10-30 23:59 本頁面
【正文】 1 第 5章 內(nèi)存管理 本章知識點： ? 概述 ? 存儲管理的基本技術(shù) ? 分頁存儲管理 ? 分段存儲管理 ? 段頁式存儲管理 ? 虛擬內(nèi)存的置換算法 ? 系統(tǒng)舉例 （ 略 ） 2 概述 在計算機(jī)系統(tǒng)中，內(nèi)存管理在很大程度上影響著這個系統(tǒng)的性能，這使得存儲管理成為人們研究操作系統(tǒng)的中心問題之一。雖然隨著硬件技術(shù)和生產(chǎn)水平的迅速發(fā)展，內(nèi)存的成本急速下降，但是，內(nèi)存容量仍是計算機(jī)資源中最關(guān)鍵且最緊張的資源。因此，對內(nèi)存的有效管理仍是現(xiàn)代操作系統(tǒng)中十分重要的問題。 3 基本概念 3級存儲器結(jié)構(gòu) 緩 存內(nèi) 存外 存程序和數(shù)據(jù)必須先移到內(nèi)存，才能被 CPU 存取程序和數(shù)據(jù)可以被 CPU直接存取速度、價格上升容量增加4 基本概念 在單道程序系統(tǒng)中 ， 存儲管理就是分配和回收內(nèi)存區(qū) 。 在多道程序系統(tǒng)中 ， 要求存儲管理具有內(nèi)存空間管理 、 地址轉(zhuǎn)換 、 內(nèi)存擴(kuò)充 、內(nèi)存保護(hù)和共享等功能 。 5 虛擬存儲器 虛擬存儲器是具有請求調(diào)入和交換功能、能從邏輯上對內(nèi)存容量進(jìn)行擴(kuò)充、給用戶提供了一個比真實的內(nèi)存空間大得多的地址空間 ,在作業(yè)運(yùn)行前可以只將一部分裝入內(nèi)存便可運(yùn)行的、以邏輯方式存在的存儲器。 虛擬存儲器的核心，實質(zhì)上是讓程序的訪問地址和內(nèi)存的可用地址相脫離。虛擬存儲器最顯著的特性是虛擬性，在此基礎(chǔ)上它還有離散性、多次性和交換性等基本特征。 6 重定位 把地址空間中使用的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間中的物理地址的地址轉(zhuǎn)換叫做重定位，也稱為地址映射或地址映像。 根據(jù)地址轉(zhuǎn)換的時間及采用技術(shù)手段的不同，把重定位分為靜態(tài)重定位和動態(tài)重定位兩種。 7 重定位 1. 靜態(tài)重定位 靜態(tài)重定位是由專門設(shè)計的重定位裝配程序來完成的 ，是在目標(biāo)程序裝入到內(nèi)存區(qū)時由裝配程序來完成地址轉(zhuǎn)換 。 優(yōu)點： 無需增加地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu) 缺點 ： ? 不能實現(xiàn)重新分配內(nèi)存 ? 用戶必須事先確定所需的存儲量 ? 每個用戶進(jìn)程需各自使用一個獨(dú)立的副本。 8 重定位 2. 動態(tài)重定位 動態(tài)重定位是在目標(biāo)程序執(zhí)行過程中，在 CPU訪問內(nèi)存之前，由硬件地址映射機(jī)構(gòu)來完成將要訪問的指令或數(shù)據(jù)的邏輯地址向內(nèi)存的物理地址的轉(zhuǎn)換。 優(yōu)點： 內(nèi)存的使用更加靈活有效；幾個作業(yè)共享一程序段的單個副本比較容易；無需用戶干預(yù)，由系統(tǒng)來負(fù)責(zé)全部的存儲管理 。 缺點 ： 需附加硬件支持；實現(xiàn)存儲器管理的軟件比較復(fù)雜。 9 存儲管理的基本技術(shù) 最基本的 4種存儲管理技術(shù)是分區(qū)法、可重定位分區(qū)法、覆蓋技術(shù)、交換技術(shù) 。 10 分區(qū)法 分區(qū)管理是滿足多道程序設(shè)計的一種最簡單的存儲管理方法。 其基本原理是給每一個內(nèi)存中的進(jìn)程劃分一塊適當(dāng)大小的存儲塊，以連續(xù)存儲各進(jìn)程的程序和數(shù)據(jù)，使各進(jìn)程能并發(fā)進(jìn)行。 11 分區(qū)法 1. 固定分區(qū)法 固定分區(qū)法就是把內(nèi)存固定劃分為若干個不等的區(qū)域，劃分的原則由系統(tǒng)決定。在整個執(zhí)行過程中保持分區(qū)長度和分區(qū)個數(shù)不變。 固定分區(qū)法管理方式雖然簡單，但內(nèi)存利用率不高。 12 分區(qū)法 2. 動態(tài)分區(qū)法 動態(tài)分區(qū)分配是根據(jù)進(jìn)程的實際需要，動態(tài)地為它分配連續(xù)的內(nèi)存空間，各個分區(qū)是在相應(yīng)作業(yè)裝入內(nèi)存時建立的，其大小恰好等于作業(yè)的大小。 為了實現(xiàn)分區(qū)分配 ， 系統(tǒng)中設(shè)置了相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來記錄內(nèi)存的使用情況 ， 常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式有空閑分區(qū)表和 空閑分區(qū)鏈 13 可重定位分區(qū)法 使用動態(tài)分區(qū)法 會出現(xiàn)“碎片”問題， 解決碎片問題的方法，是允許存儲塊的大小可動態(tài)變化 ， 采用動態(tài)重定位技術(shù)可以較好地解決這個問題。 動態(tài)重定位分區(qū)分配算法 ， 與動態(tài)分區(qū)分配算法基本上相同；差別僅在于：在這種分配算法中 ， 增加了 “ 緊湊 ” 功能 ， 通常是在找不到足夠大的空閑分區(qū)來滿足用戶需求時 ， 進(jìn)行緊湊處理 。 14 可重定位分區(qū)法 動態(tài)重定位的實現(xiàn)過 程 Y 0 0
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