【正文】 交換 )★ 100 (3) 動態(tài) 地址映射 在 進程的執(zhí)行 期間，隨著每條指令或數(shù)據(jù)的訪問，進行地址映射 ★ mov r1,[500] 123 mov r1 , [500] 123 0 100 500 599 0 1000 256k1 作業(yè)地址空間 存儲空間 重定位寄存器 1100 1500 1600 500 1000 邏輯地址 + 寄存器 101 優(yōu)點： 通過改變 重定位寄存器 內(nèi)容，可以實現(xiàn)： 程序在內(nèi)存 可移動 一個程序可放在，多個 不連續(xù) 的內(nèi)存區(qū)域 一個程序 僅 裝入 部分內(nèi)容 ，就可運行 多個進程 共享 同一個程序的內(nèi)存 付本 ★ 102 二、主存擴充 計算機一出現(xiàn)，主存的容量就顯得十分緊張 表現(xiàn)為二種形式： Σ 用戶程序的空間 主存空間 ．．． 程序 I ．．． 程序 j ．．． 外存 ★ 解決方案： 進程的 整個程序 在內(nèi)外存之間交換 (分區(qū) ) 103 文 檔 ********** ********** ********** 某個用戶程序的空間 主存空間 (1) 解決問題的思路 例如在 Word中進行編輯時： 只有在屏幕的窗口中 才能進行編輯 因此可將該窗口看作是一個 編輯器 這個可滾動的窗口就是一個 虛擬編輯器 ★ 當文檔比窗口大時： 我們是如何進行編輯的呢？ 104 (2) 實現(xiàn)方法 (a) 采用覆蓋技術(shù) 無調(diào)用關系的部分程序段 ，在內(nèi)、外存之間交換 程序執(zhí)行時： 一段時間內(nèi) 頻繁使用 的僅是程序的一部分 因此只需裝入部分內(nèi)容，程序也能正確地執(zhí)行 main( ) sub1( ) sub2( ) func1( ) func2( ) main( ) sub1( ) sub2( ) Func 不足： 只是局部改善 ★ 105 (b) 采用 虛擬存儲器 ? 程序的全部代碼和數(shù)據(jù)，存放在外存中 ? 將當前執(zhí)行的那部分 代碼 和數(shù)據(jù) 放入主存中 ? 在程序的執(zhí)行過程中，當所需信息 不在主存時 從 輔存調(diào)入到 主存 中 ★ 外存 ．．． 程序段 A 程序段 B 程序段 C ．．． 106 (3) 什么是虛擬存儲器 由操作系統(tǒng)和硬件相配合，完成 信息在主存和 輔存 之間的交換 從而提供了一個 存儲容量比實際主存大得多的存儲器 由于這個存儲器在 物理上 并不存在，故稱為 虛擬存儲器，簡稱為 虛存 (是一種技術(shù) ) 思考： 虛擬存儲器的容量是有限的嗎？ 虛存的最大容量，本質(zhì)上由什么來決定？ ★ 107 三、主存分配 主存的分配涉及到： 構(gòu)造分配用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 制定各種策略 (1) 主存分配策略 (2) 放置策略 即當有多個 滿足要求的空閑區(qū) 時： 選擇哪個空閑區(qū)進行分配 ★ 108 實施主存的分配 (及回收 ) 申請： 提出所需主存的大小 返回： 已分配主存的首地址 ★ (3) 調(diào)入策略 決定信息裝入主存的時機，可分為 預調(diào)： 在訪問前將信息調(diào)入主存 請調(diào)： 當需要信息時，才將信息調(diào)入主存 (4) 淘汰策略 當主存中沒有可用的空閑區(qū)時： 決定將哪些信息從主存中移走 109 存儲保護的方法 通常的可分為二個層次： (1) 界地址保護： 讓不讓訪問 (2) 存儲控制保護： 讓不讓、及允許如何訪問 ★ 四、存儲保護 什么是存儲保護 在多用戶環(huán)境中，必須保證： 每道程序只能 在指定的存儲區(qū)域內(nèi)、 進行指定的活動 ，這種措施叫做存儲保護 110 界 地址保護 下界寄存器 20KB mov r1 , [D] 123 0 20KB 256KB 存儲空間 24KB 上界寄存器 24KB 保護方式： 每次進行地址訪問時，進行越界檢測 若： 下界寄存器 ≤ 訪問地址 D ＜ 上界寄存器 則允許訪問； 否則：發(fā)生越界中斷 思考： 適用于那種地址映射？ ★ (1) 上、下界保護 設置 上、下界 寄存器 111 (２ ) 基址、限長保護 設置基址、限長 寄存器 基址寄存器 20KB mov r1 , [D] 123 0 20KB 256KB 存儲空間 24KB 限長寄存器 4KB 保護方式： 每次進行地址訪問時，進行越界檢測 若： 0 ≤ 訪問地址 D ＜ 限長寄存器 允許訪問； 否則：發(fā)生越界中斷 ★ 存儲控制保護 關鍵是建立：進程 存儲區(qū) 允許的訪問 ★ os 0 RWE 2 R 3 RE 2 PSW 2 RWE ．．． Write ( ) ．．． 113 程序的大小通常是不同的， 這些區(qū)域怎么劃分呢？ 早期是 固定分區(qū) ，以后發(fā)展為 動態(tài)分區(qū) 。 7. 3 分區(qū)存儲管理 基本思想： 內(nèi)存劃分成多個區(qū)域，每個程序 完整地裝入到某一個區(qū)域中 (提不提供虛存？ )。 一、動態(tài)分區(qū) 什么是動態(tài)分區(qū) 在每個作業(yè)的裝入過程中，依作業(yè)的大小，在空閑主存中建立一個分區(qū)，將作業(yè)的程序裝入該分區(qū)中 特點： 分區(qū)的 位置 、 分區(qū)數(shù) 及 大小 都是不固定的 ★ 114 2. 動態(tài)分區(qū)的過程 (1) 動態(tài)分區(qū)的分配 os 0 256KB 主 存 20KB 作頁 1 ★ 220KB 作頁 2 180KB 作頁 3 130KB 作頁 4 60KB 115 (2) 動態(tài)分區(qū)的回收 20KB 0 os 作業(yè) 4 作業(yè) 3 作業(yè) 2 作業(yè) 1 52KB 66KB 130KB 230KB 256KB 主存 20KB 0 os 作業(yè) 4 作業(yè) 2 作業(yè) 1 52KB 66KB 130KB 230KB 256KB 主存 作業(yè) 3 完成 作業(yè) 1 完成 20KB 0 os 作業(yè) 4 作業(yè) 2 52KB 66KB 130KB 256KB 主存 問題： 每個分區(qū)的屬性應如何描述？ 如何盡快地找到 滿足要求 的空閑區(qū)呢？ ★ 116 五、 碎片問題 什么是碎片問題 在已分配區(qū)之間存在著的一些 不能被利用的極小 空閑區(qū) ，浪費了內(nèi)存 os 作業(yè) 1 作業(yè) 3 作業(yè) 4 主存 如何解決碎片問題 (1) 規(guī)定剩余分區(qū)的閥值 (2) 采用拼接技術(shù)： 移動某些已分配區(qū)中的信息 將多個空閑區(qū)連成一個大空閑區(qū) ★ (1) 進程的程序空間大小不同，形成的分區(qū)也大小不同 (由程序所決定， 無法解決 ) 分區(qū)存在的問題 某些程序無法裝入?？煞譃槎N情況： (1) 存在碎片，使得 本可裝入的程序 無法裝入 (降低了內(nèi)存利用率，而拼接的開銷大 ) (2) 沒有足夠的空閑內(nèi)存時，作業(yè)無法裝入 如何解決呢？ ★ (2) 每個作業(yè)都要求一片 連續(xù)的 內(nèi)存區(qū)域 產(chǎn)生碎片的原因是什么呢 ？ 5. 解決辦法 (1) 允許將一個程序放在多個 不連續(xù)的 區(qū)域中 （沒有不能利用的區(qū)域，消除了碎片） (3) 允許只裝入一個作業(yè)的部分內(nèi)容 （用來提供虛存） ★ (2) 將內(nèi)存劃分成多個大小相等的 單位區(qū)域 （便于管理） 119 7. 4 頁式存儲管理 一、基本概念 1. 主存塊 主存被等分成 大小相等的片 稱為主存塊 (簡稱 塊 )，又稱為 實頁 2. 頁面 程序的地址空間也被等分成 與塊相等的片 稱為頁面 (簡稱 頁 ) ，又稱為 虛頁 120 ３ . 內(nèi)存的分配 以 頁 為單位，分配 主存塊 塊與塊之間，可以不連續(xù) 思考： 內(nèi)存有沒有 未被利用的區(qū)域？ 平均浪費率？ (但不能稱為碎片 ) ★ 121 4. 作業(yè)的頁面與主存塊的關系 問題： 塊 的大小應該如何來定呢？ ★ 0 2KB 254KB 0 2KB 4KB 6KB 主 存 作業(yè)地址空間 頁 (或塊 )的大小稱為 頁長 。頁長通常為： 512B(1000000000) 4kB (1000000000000) 1kB (10000000000) 8kB (10000000000000) 2kB (100000000000) ．．． 思考： (1) 頁長值有何特點？ 為什么？ (2) 能否太大、太小？ 太大： 類似于固定分區(qū)； 太?。?頁面交換頻繁 另外，也是為了提高內(nèi)存的利用率。 例如：當程序的平均長度為 512k時，若頁長為 1k 則內(nèi)存的利用率最高 (%)。 @確定頁長 ★ 123 二、頁式存儲管理的地址變換 思考： 分區(qū)存儲管理是如何實現(xiàn)地址變換的？ mov r1,[500] 123 mov r1 , [500] 123 0 100 500 599 0 1000 256k1 作業(yè)地址空間 存儲空間 重定位寄存器 1100 1500 1600 500 1000 邏輯地址 ++ 物理地址＝ 分區(qū)首址 (基址寄存器 )＋邏輯地址 ★ 1000 基址寄存器 500 邏輯地址寄存器 124 1. 頁表 記錄一個進程中，每一個 頁面 與 內(nèi)存塊 對應關系的地址變換機構(gòu)，稱為頁面映像表。簡稱為 頁表 ★ 0 2KB 4KB 254KB 256KB 0 2KB 4KB 6KB 作業(yè)地址空間 頁式系統(tǒng)只保留程序的 首地址 行不行？ 100KB 102KB 內(nèi) 存 必須保留每一頁的 首地址 125 2. 分頁存儲映像的例子 思考： 如何由 邏輯地址 ，得到 頁號、頁內(nèi)位移 ？