【正文】 在靜態(tài)分頁管理時，作業(yè)的一頁可分配到存儲空間的任何一個可用的物理塊中 作業(yè)完成后，系統(tǒng)回收分配給該作業(yè)的內(nèi)存塊 ? 作業(yè)完成后，系統(tǒng)回收分配給該作業(yè)的內(nèi)存塊 優(yōu)缺點 （ 1） 管理 簡單 （ 2） 每訪問一次內(nèi)存數(shù)據(jù)需要經(jīng)過 二次尋址 。當(dāng)這條指令執(zhí)行時，如何進行正確的地址變換。 區(qū)分頁號和頁內(nèi)地址的依椐是頁的大小 ， 頁內(nèi)地址占虛地址的低位部分 ， 頁號占虛地址的高位部分 。 （ 3） 頁表 為了實現(xiàn)從地址空間到物理主存的映象，系統(tǒng)建立的記錄頁與內(nèi)存塊之間對應(yīng)關(guān)系的地址變換的機構(gòu)稱為頁面映像表，簡稱頁表。 頁式存儲管理要解決如下問題 頁式存儲管理系統(tǒng)的地址映射； 調(diào)入策略； 淘汰策略； 放置策略 一、 頁式系統(tǒng)的基本概念 （ 1） 頁面 程序的地址空間被等分成大小相等的片，稱為頁面，又稱為虛頁。 在采用分區(qū)存儲管理的系統(tǒng)中，會形成一些非常小的分區(qū)，最終這些非常小的分區(qū)不能被系統(tǒng)中的任何用戶（程序）利用而浪費。用首次適應(yīng)算法、最佳適應(yīng)算法來處理該作業(yè)序列，看哪種算法合適。 （ 5） 不便共享 。 （ 3） 作業(yè)大小依然受內(nèi)存容量的限制 。 （ 1） 多道程度得以提高 。 緊縮是 將內(nèi)存中已使用區(qū)域經(jīng)過移動沉淀到低地址部分 ， 從而使碎片浮動 到內(nèi)存的高地址部分合并成較大的可使用空間 。 經(jīng)過不斷地分配和釋放后 ， 內(nèi)存中自由分區(qū)會變得越來越多和越來越小 ， 這就使很多小自由分區(qū)成為碎片 。 當(dāng)作業(yè)被選擇 運行時 ，其物理空間 起始地址 被裝入基地址寄存器中， CPU每執(zhí)行一條指令之前 重定位硬件對指令要訪問的地址進行修改。 使用大的自由空間，在進行分割后剩余空間還可以被使用，但也使大的自由空間無法保留給需要大空間的作業(yè)。 算法簡單但分配比較盲目，可能造成較小的作業(yè)分割了較大的空間，使大作業(yè)無法被分配。 將作業(yè)申請大小與內(nèi)存中所有未分配區(qū)的大小進行比較，直到找到 最小的 大于或等于作業(yè)空間的區(qū)分配給作業(yè)。 （ 4） 碎片 問題。 （ 2）作業(yè)大小受到最大分區(qū)大小的 限制 。 存儲保護 存儲保護可以采取 界地址寄存器 的方法和 訪問授權(quán)保護 ，由于作業(yè)在內(nèi)存中的位置保持不變，可以用兩個常量替代界地址寄存 。 描述內(nèi)存中每一個區(qū)域的情況 描述存放于區(qū)域中的作業(yè) 地址映射 由于作業(yè)被分配進入內(nèi)存后位置不再發(fā)生變化 ， 因此 ，地址映射可以采用 靜態(tài)重定位 方法 。 二、多重固定 分區(qū)分配方式 區(qū)號 大小 起始地址 狀態(tài) 0 20K 40K 未分配 1 40K 60K 已分配 2 80K 100K 已分配 3 160K 180K 未分配 4 320K 340K 已分配 ： ： ： ： 作業(yè)號 大小 區(qū)號 0 55K 2 1 10K 0 2 150K 4 ： ： ： 作業(yè)表 內(nèi)存分區(qū)表 OS 作業(yè) 1 作業(yè) 0 ： ： 作業(yè) 2 ： ： ： 0 區(qū) 1 區(qū) 2 區(qū) 5 區(qū) 4 區(qū) 內(nèi)存 將內(nèi)存空間由小到大劃分為若干個 位置固定大小不等 的區(qū)域，每個區(qū)域可以存放一個作業(yè)，存放于不同區(qū)域的 作業(yè)可以并行 。 （ 2）不支持多用戶。 （ 3）不需要任何附加的硬件設(shè)備。 （ 1） 管理簡單。 其中 ， 基址寄存器的內(nèi)容是操作系統(tǒng)常駐內(nèi)存部分以后的首地址 ， 長度寄存器的內(nèi)容便是用戶可用區(qū)域的長度 。 由于作業(yè)的物理地址空間 不 會發(fā)生 變化 ， 因此 ， 單一連續(xù)分區(qū) 不適合 使用 動態(tài)重定位 。 分區(qū)管理 單一分區(qū)分配方式 多重固定分區(qū)分配方式 多重動態(tài)分區(qū)分配方式 伙伴系統(tǒng) 一、單一連續(xù)分配方式 連續(xù)的用戶邏輯地址空間，經(jīng)過裝入程序直接裝入分區(qū)的低地址部分的單一的連續(xù)的區(qū)域。 存儲器的 整理方法 ： （ 1） 定期將內(nèi)存中的 碎片合并； （ 2） 將某些 進程 的分散存儲區(qū)域 移動 到一起 。 存儲區(qū)整理 當(dāng)系統(tǒng)運行一段時間后 ， 可能出現(xiàn)如下 問題 ： 產(chǎn)生許多 碎片 ； 進程過分 分散存儲 ； 換進 、 換出的次數(shù)過多 ， 導(dǎo)致系統(tǒng) 運行緩慢 ； 不斷 “ 內(nèi)存空間不夠 ” 。 四、 虛擬存儲器 (1)實際內(nèi)存空間 (2)輔助存儲器上的內(nèi)存交換區(qū) (3)虛擬地址 (4)換進、換出機制 虛擬存儲器是將內(nèi)存進行虛擬，使用戶能使用比實際內(nèi)存大得多的虛擬空間。 一個進程可以對不同存儲區(qū)域有不同的訪問權(quán)限； 一個存儲區(qū)域也可以被多個具有不同訪問權(quán)限的進程按權(quán)限級別進行訪問。 系統(tǒng)為每一個 存儲區(qū)域 都給定一個 訪問權(quán)限值。 （ 1） 界地址寄存器保護法 （ 2） 訪問授權(quán)保護 （ 1） 界地址寄存器保護法 采用硬件： 基地址寄存器 BR 長度寄存器 LR 采用軟件： 地址寄存器 ← 指令中邏輯地址 出錯 （地址寄存器） ≥（基址寄存器）？ 否 是 （地址寄存器） ≤（基址寄存器） +（長度寄存器）？ 運行指令 當(dāng)進程之間需要共享某些數(shù)據(jù)時，使用界地址寄存器就表現(xiàn)得無能為力。 進入自由區(qū)隊列的具體位置也必須依據(jù)分配算法 。 存儲釋放實際上是解除邏輯地址空間與物理地址空間的聯(lián)系 ， 并釋放物理空間 。 二、 內(nèi)存分配與回收 在設(shè)計分配程序時需要考慮諸多因素 : (1)內(nèi)存空間的劃分 (2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的確定 (3)作業(yè)空間的劃分 (4)淘汰算法 (5)分配算法 存儲分配實際上是將作業(yè)的邏輯地址空間映射成為內(nèi)存中的物理地址空間 。 動態(tài)重定位方式的 主要缺點 有： （ 1） 需要有 硬件支持 。 （ 2） 幾個程序 可以共享 存放在主存中的同一個程序段 。 采用動態(tài)重定位方式的 主要優(yōu)點 有： （ 1） 在程序開始執(zhí)行之前 ， 不 一定要 把整個程序 都 調(diào)入 到主存中 。 （ 2） 若程序空間大于被分配的物理空間 ，由程序員自行采取某種手段來 空間不足 問題 ，如采用覆蓋結(jié)構(gòu) 。 （ 2） 裝入程序可以實現(xiàn) 靜態(tài)連接 。 動態(tài)重定位 允許 在 程序運行過程 中，其 絕對地址 空間發(fā)生變化或被分割為不同的區(qū)域， 變化 后只需要將基地址寄存器中的內(nèi)容作對應(yīng)修改。 靜態(tài)重定位要求程序一旦裝入其 絕對地址空間就 不能發(fā)生變化 了。 絕對地址 ＝ （ BR） ＋ 相對地址 根據(jù)不同的 地址修改時間 可將重定位劃分為 靜態(tài) 重定位和 動態(tài) 重定位。采用的辦法為重定位 。 , , + m ] 邏輯空間 內(nèi)存 對于指令要訪問的地址進行相對地址到絕對地址的變換 ， 就是地址映射 。 裝入是指將邏輯地址空間安排到內(nèi)存中具體的物理位置上 。 ?物理地址空間受存儲器大小的限制 ，也就是說物理地址空間最大只能達到內(nèi)存的大小 。 ?物理地址空間又稱為 絕對地址空間 。 ?物理地址的最小值為 0， 最大值取決于內(nèi)存的大小和內(nèi)存地址寄存器的所能表現(xiàn)的最大值 ， 二者中較小的那一個值為物理地址的最大值 。 ?內(nèi)存中的實際地址被稱為物理地址 。 邏輯地址空間又稱為 相對地址空間 ， 有時候也被簡稱為用戶空間或者作業(yè)空間 。 不同的操作系統(tǒng)賦予邏輯地址空間不同的表現(xiàn)形式 ， 它的大小也是可以確定的 。 ?在具體應(yīng)用中 相對地址的大小受相對地址寄存器位數(shù)的限制 ， 如在 Windows 中相對地址寄存器為 32位 ， 表示相對地址最大可達 4GB。 ?當(dāng)用戶程序被編譯為 目標(biāo)代碼 時也使用的是相對地址 。 存儲空間與存儲地址 概念： 邏輯地址 邏輯地址空間 物理地址 物理地址空間 ?用戶的每一條程序指令要訪問的數(shù)據(jù)都有一個對應(yīng)的地址 ， 這個地址被稱為 邏輯地址 。 而當(dāng)操作系統(tǒng) 處理 用戶的 任務(wù) 時，是對具體的 存儲器地址進行操作。 進程的描述 部分 及主程序 部分始終存放于 主存儲器 ，其他 程序和數(shù)據(jù)部分視需要由操作系統(tǒng) 在內(nèi)存與外存之間交換 。 內(nèi)存管理功能 用戶實體與存儲空間 分配、釋放及分配原則 地址映射 虛擬存儲器 存儲保護與共享 存儲區(qū)整理 用戶實體與存儲器的關(guān)系 任務(wù) 在被激活之前 存放在輔助存儲器 上。 同樣在磁盤上也安排了交換區(qū)來與內(nèi)存協(xié)調(diào)工作，以達到擴大內(nèi)存的目的。 它是將零的 、 空閑的和備用內(nèi)存列表的空間添加在一起來計算的 。 說明出頁多是因為有進頁需求 ， 即只有當(dāng)內(nèi)存中沒有可分配空間 ， 同時又必須調(diào)入內(nèi)存新的頁面時 ， 才需要換出頁面 。 當(dāng)物理內(nèi)存不足時 ，Windows 會將頁面寫回到磁盤以便釋放空間 。 當(dāng)一個進程引用一個虛擬內(nèi)存的頁面 ， 而此頁面不存在于內(nèi)存 ， 就會發(fā)生頁面缺失 。 頁面缺失將直接導(dǎo)致頁面換進 。 Windows 支持虛擬存儲器。 用戶在編制程序時，其大小最高可達 4GB，但在程序運行時，并不是全部程序都裝入內(nèi)存，而是只裝入程序的部分頁面來運行。 內(nèi)存被劃分為大小為 4KB的頁面。 用戶區(qū)內(nèi)只能存放一個用戶程序，因此，DOS系統(tǒng)只支持單道程序。 在 DOS發(fā)展的后期 ， 已經(jīng)可以利