作業(yè)系統(tǒng)第八章記憶體管理-全文預(yù)覽
【正文】 ） 分段表 分段編號(hào) s 邏輯位址 頁數(shù) p 頁偏移 d s 分頁表 p 主記憶體 d 64 靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。 行程執(zhí)行結(jié)束後，作業(yè)系統(tǒng)將會(huì) 釋放此行程所佔(zhàn)用的記憶體區(qū)塊 檢查此被釋放區(qū)塊是否可與可用的相鄰區(qū)塊合併 同時(shí)作業(yè)系統(tǒng)檢查輸入佇列中是否有程式正等待配置記憶體 ?如果有，則檢查此新合併的區(qū)塊大小是否夠該行程所用。作業(yè)系統(tǒng) 第八章 記憶體管理 1 第八章 記憶體管理 背景介紹 位址空間 位址連結(jié) 重疊 置換 連續(xù)配置 分頁 分段 摘要 2 目標(biāo)與趨勢(shì) 目標(biāo) 追蹤記憶體空間使用與否 配置記憶體給需要的行程 回收行程釋放出的記憶體 有效率的置換（ swapping）方法 趨勢(shì) 程式成長(zhǎng)的速度快於記憶體成長(zhǎng)的速度 多媒體應(yīng)用環(huán)境，使用更多的記憶體 3 位址空間 記憶體位址 邏輯位址，邏輯位址空間 實(shí)體位址，實(shí)體位址空間 執(zhí)行程式時(shí)，邏輯與實(shí)體空間的位址轉(zhuǎn)換 載入器（ loader）：在主記憶體中尋找一塊可供使用的記憶體空間來載入程式 基底暫存器（ base register）：又名重定址暫存器，存放邏輯位址轉(zhuǎn)換成實(shí)體位址的基底值 記憶體管理單元（ memory management unit,MMU）：負(fù)責(zé)將邏輯位址加上基底值，以轉(zhuǎn)換成實(shí)體位址 4 邏輯位址空間到實(shí)體位址空間 的轉(zhuǎn)換 記憶體管理單元 邏輯位址空間 500 501 0 1 2 使用者 程式 邏輯位址 500 主記憶體 使用者 程式 實(shí)體位址空間 實(shí)體位址 重定位暫存器 5 位址連結(jié)（ 1） 當(dāng)許多行程都要求將程式載入記憶體時(shí)： 行程均進(jìn)入輸入佇列 依據(jù)排程器的排程結(jié)果選擇一個(gè)行程載入 行程執(zhí)行時(shí)，從記憶體取得指令與資料 ﹔ 執(zhí)行結(jié)束後，會(huì)釋放所佔(zhàn)有的記憶體空間 位址轉(zhuǎn)換的步驟： 原始程式中的位址：以符號(hào)表示 編譯器或組譯器：將符號(hào)所指之位址連結(jié)（ binding）到一可重新定址的相對(duì)位址 鏈結(jié)編譯器或載入器：將可重新定址的位址連結(jié)到記憶體中的絕對(duì)實(shí)體位址 6 位址連結(jié)（ 2） 對(duì)於同一份資料或指令而言，所謂「位址」是隨時(shí)間而變的 資料或指令連結(jié)到實(shí)體位址的動(dòng)作可在下列任一階段完成 編譯階段 已確定程式要在記憶體的某個(gè)位址執(zhí)行 當(dāng)起始位址改變，程式必頇重新編譯，以產(chǎn)生新的絕對(duì)位址的程式碼 7 位址連結(jié)（ 3） 載入階段 不知道程式將在記憶體何處執(zhí)行 程式需編譯成可重新定址的程式碼，當(dāng)起始位址改變，程式碼只需重新載入 例：動(dòng)態(tài)鏈結(jié)程式庫 執(zhí)行階段 若在執(zhí)行時(shí)，行程會(huì)從一記憶體區(qū)塊移動(dòng)到另一區(qū)塊 ﹔ 或是內(nèi)含執(zhí)行時(shí)才能確定的資料型態(tài) 例：大部分現(xiàn)代的作業(yè)系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)產(chǎn)生行程或執(zhí)行緒 8 程式執(zhí)行前的處理過程 原始程式 原始程式 目的模組 目的模組 編譯器或組譯器 鏈結(jié)編譯器 其他目的模組 載入模組 main 載入器 記憶體 9 重疊（ 1） 目的：解決記憶體容量的限制 做法：在編譯時(shí)，將程式與資料分割成多個(gè)獨(dú)立區(qū)域 ﹔ 在執(zhí)行時(shí)，記憶體中只保留有需要的區(qū)段 重疊驅(qū)動(dòng)器：載入目前要用的區(qū)段 若有區(qū)段可共用記憶體，新載入的區(qū)段會(huì)覆蓋舊區(qū)段 10 重疊（ 2） 多重重疊：造成程式設(shè)計(jì)師的負(fù)擔(dān)，一般會(huì)避免使用，因?yàn)椋? 區(qū)段分割太多 ?置換次數(shù)過多 ?降低程式執(zhí)行效能 區(qū)段分割太少 ?可重疊的程式部分過少 ?記憶體可能不夠，系統(tǒng)效能降低 除外：嵌入式系統(tǒng)（記憶體有限，沒有虛擬記憶體） 11 重疊（ 3） 主記憶體 程式依序執(zhí)行 3 2 1 作業(yè)系統(tǒng) 重疊驅(qū)動(dòng)器 未使用的 空間 起始區(qū)段 運(yùn)算區(qū)段 輸出區(qū)段 使用者程式與資料 12 置換（ 1） 時(shí)機(jī)：系統(tǒng)無足夠空間容納所有行程 非執(zhí)行中的行程暫時(shí)移到備份儲(chǔ)存體，要執(zhí)行時(shí)再搬回記憶體中 備份儲(chǔ)存體：一般而言指磁碟 換出、置入過程 CPU排程器決定下一個(gè)執(zhí)行的行程 分派程式到記憶體中尋找該行程 若不存在且無足夠記憶體空間 ?先換出某些行程 在置入該行程時(shí)，需重新載入暫存器內(nèi)容，將控制權(quán)交給該行程 13 置換兩個(gè)行程 換出 置入 主記憶體 作業(yè)系統(tǒng) 使用者 空間 行程 1 行程 2 行程 3 備份儲(chǔ)存體 行程 3 14 置換（ 2） 產(chǎn)生內(nèi)文切換的額外負(fù)擔(dān) 時(shí)間浪費(fèi)在資料傳遞上 為了提高效率 行程必頇隨時(shí)告知作業(yè)系統(tǒng)行程對(duì)記憶體需求的變化 以便作業(yè)系統(tǒng)只置換實(shí)際所需的記憶體空間，節(jié)省置換所消耗的時(shí)間 15 置換（ 3） 發(fā)生記憶體存取的錯(cuò)誤 原因：置換出不處於閒置狀態(tài)的行程（例：置換出的行程正在等待非同步的 I/O 操作） 解決方式： 1. 任何企圖作 I/O操作的行程不會(huì)被置換 2. 只有進(jìn)入作業(yè)系統(tǒng)緩衝區(qū)的行程才可作 I/O操作，而作業(yè)系統(tǒng)與行程記憶體間的資料傳遞，只有在行程被置入時(shí)才可以進(jìn)行 16 第八章 記憶體管理 背景介紹 連續(xù)配置 單一分割配置 多重分割配置 斷裂 分頁 分段 摘要 17 記憶體分割 1024K 0 作業(yè)系統(tǒng) 使用者程式 一部分供作
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