【正文】 em Page 49 2022/2/15 頁面與頁表 進程 A頁表 0 0 頁號 塊號 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 1頁 2頁 3頁 4頁 5頁 n頁 程序 B 0頁 1頁 2頁 3頁 4頁 5頁 m頁 進程 B頁表 0 2 頁號 塊號 1 3 2 6 3 7 …… …… Operating System Page 50 2022/2/15 基本分頁存儲管理 ?頁面與頁表 ?地址變換機構(gòu) ?兩級和多級頁表 Operating System Page 51 2022/2/15 地址變換機構(gòu) 頁表寄存器頁表始址 頁表長度 ＞ 頁號 (3) 頁 內(nèi) 地 址＋邏輯地址L越界中斷1塊號b頁表頁號012物理地址3Operating System Page 52 2022/2/15 2. 由于頁表是存放在內(nèi)存中的 ， 這使 CPU每次要存取一個數(shù)據(jù)時 ， 都要 兩次 訪問內(nèi)存 。 n 頁頁表頁號 塊號0 21 32 63 84 95161。 若給定一個邏輯地址空間中的地址為 A， 頁面的大小為 L， 則頁號 P和頁內(nèi)地址 d可按下式求得： 例如：其系統(tǒng)的頁面大小為 1KB， 設 A=2170B， 則由下式可以求得 P= ， d= 。 ? 物理塊： 內(nèi)存按頁的大小劃分為大小相等的區(qū)域， 稱為物理塊（物理頁面，頁框 (frame)，幀）， 同樣加以編號，如 0＃塊、 1＃塊等等 ? 在為進程分配內(nèi)存時，以塊為單位將進程中的若干個頁分別裝入到多個可以不相鄰接的物理塊中。 根據(jù)離散分配時所用基本單位的不同，又可把離散分配方式分以下三種： 分頁存儲管理 分段存儲管理 段頁式存儲管理 Operating System Page 42 2022/2/15 存儲器管理 連續(xù)分配方式 離散分配方式 分頁存儲管理 分段存儲管理 基本分頁存儲管理 請求分頁存儲管理 基本分段存儲管理 請求分段存儲管理 基本分頁存儲管理 基本分段存儲管理 請求分頁存儲管理 請求分段存儲管理 段頁式存儲管理 虛擬存儲器 頁面置換算法 Operating System Page 43 2022/2/15 第四章 存儲器管理 ?程序的裝入和鏈接 ?連續(xù)分配方式 ?基本分頁存儲管理 ?基本分段存儲管理 ?虛擬存儲器的基本概念 ?請求分頁存儲管理方式 ?頁面置換算法 ?請求分段存儲管理方式 Operating System Page 44 2022/2/15 基本分頁存儲管理方式 在分頁存儲管理的方式中 ， 如果不具備頁面 對換 功能 ， 則稱為 基本的 （ 純 ） 分頁管理方式 ， 它不具有支持實現(xiàn)虛擬存儲器的功能 ， 它要求把每個作業(yè)全部裝入內(nèi)存后方能運行 。 可重定位分區(qū)分配 Operating System Page 36 2022/2/15 ?保護過程 —— 防止地址越界 一般由硬件提供一對寄存器： ? 基址寄存器：存放起始地址 ? 限長寄存器：存放長度 （上界寄存器 /下界寄存器） 可重定位分區(qū)分配 Operating System Page 37 2022/2/15 ?界限寄存器保護 ?60K 訪問地址 =124K ?則產(chǎn)生訪問地址界中斷 可重定位分區(qū)分配 Operating System Page 38 2022/2/15 ?基址、限長寄存器保護 ?相對地址 限長寄存器的值 ?則產(chǎn)生訪問地址界中斷 可重定位分區(qū)分配 Operating System Page 39 2022/2/15 ?防止操作越權(quán) 對于允許多個進程共享的存儲區(qū)域，每個進程都有自己的訪問權(quán)限。 一般說來 ， 沒有硬件支持 ， 實現(xiàn)有效的存儲保護是困難的 。對換是 提高內(nèi)存利用率 的有效措施 ?如果對換是以整個進程為單位，稱為“ 整體對換 ”或“ 進程對換 ” ?如果對換是以“ 頁 ”或“ 段 ”為單位進行的，則稱為“ 頁面對換 ”或“ 分段對換 ”，又統(tǒng)稱為“ 部分對換 ” Operating System Page 33 2022/2/15 可重定位分區(qū)分配 ?多重分區(qū) ?即一個程序可以占據(jù)主存中不連續(xù)的多個分區(qū) —— 可以解決碎片問題 ?支持結(jié)構(gòu)化程序設計 ， 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 。它們每一個都很小，不足以滿足分配要求；但其總和滿足分配要求。 ?地址變換和重定位： ? 可執(zhí)行文件生成中的鏈接技術(shù) ? 程序加載 (裝入 )時的重定位技術(shù) ? 進程運行時硬件和軟件的地址變換技術(shù)和機構(gòu) ?存儲共享和保護： ? 代碼和數(shù)據(jù)共享 ? 地址空間訪問權(quán)限（讀、寫、執(zhí)行） ?存儲器擴充：存儲器的邏輯組織和物理組織； ? 由應用程序控制：覆蓋； ? 由 OS控制：交換（整個進程空間），虛擬存儲的請求調(diào)入和預調(diào)入（部分進程空間） Operating System Page 9 2022/2/15 第四章 存儲器管理 ?程序的裝入和鏈接 ?連續(xù)分配方式 ?基本分頁存儲管理 ?基本分段存儲管理 ?虛擬存儲器的基本概念 ?請求分頁存儲管理方式 ?頁面置換算法 ?請求分段存儲管理方式 Operating System Page 10 2022/2/15 程序的裝入和鏈接 ?程序的裝入 ?程序的鏈接 Operating System Page 11 2022/2/15 程序的裝入 ?多道程序環(huán)境下，程序要運行必須為之創(chuàng)建進程，而創(chuàng)建進程的第一件事就是分配內(nèi)存 ?源程序要運行通常經(jīng)過 編譯（ pile） ?鏈接(link)?裝入 (load)等幾個步驟 庫鏈接程序裝入模塊裝入程序編譯程序產(chǎn)生的目標模塊第一步 第二步 第三步內(nèi)存?Operating System Page 12 2022/2/15 程序的裝入和鏈接 圖 41 對用戶程序的處理步驟 庫鏈接程序裝入模塊裝入程序編譯程序產(chǎn)生的目標模塊第一步 第二步 第三步內(nèi)存?Operating System Page 13 2022/2/15 程序的裝入 1. 絕對裝入方式 (Absolute Loading Mode) 2. 可重定位裝入方式 (Relocation Loading Mode) 3. 動態(tài)運行時裝入方式 (Dynamic Runtime Loading) Operating System Page 14 2022/2/15 程序的裝入和鏈接 ?程序的裝入 ?程序的鏈接 Operating System Page 15 2022/2/15 程序的裝入和鏈接 圖 41 對用戶程序的處理步驟 庫鏈接程序裝入模塊裝入程序編譯程序產(chǎn)生的目標模塊第一步 第二步 第三步內(nèi)存?Operating System Page 16 2022/2/15 程序的鏈接 1. 靜態(tài)鏈接方式 (Static Linking) 2. 裝入時動態(tài)鏈接 (Loadtime Dynamic Linking) 3. 運行時動態(tài)鏈接 (Runtime Dynamic Linking) Operating System Page 17 2022/2/15 第四章 存儲器管理 ?程序的裝入和鏈接 ?連續(xù)分配方式 ?基本分頁存儲管理 ?基本分段存儲管理 ?虛擬存儲器的基本概念 ?請求分頁存儲管理方式 ?頁面置換算法 ?請求分段存儲管理方式 Operating System Page 18 2022/2/15 連續(xù)分配方式 ?單一連續(xù)分配 ?固定分區(qū)分配 ?動態(tài)分區(qū)分配 ?可重定位分區(qū)分配 ?對換（ Swapping） Operating System Page 19 2022/2/15 連續(xù)分配方式 ?單一連續(xù)分配 ?固定分區(qū)分配 ?動態(tài)分區(qū)分配 ?可重定位分區(qū)分配 ?對換（ Swapping） Operating System Page 20 2022/2/15 ?內(nèi)存分配 ?分區(qū)的信息根據(jù)分區(qū)使用表管理 固定分區(qū)分配 20 ?使用界地址寄存器 ?采用靜態(tài)重定位 問題：并發(fā)進程數(shù)受分區(qū)個數(shù)的制約！ 出現(xiàn)：有內(nèi)存卻不能運行程序或大進程無法運行！ Operating System Page 21 2022/2/15 連續(xù)分配方式 ?單一連續(xù)分配 ?固定分區(qū)分配 ?動態(tài)分區(qū)分配 ?可重定位分區(qū)分配 ?對換（ Swapping） Operating System Page 22 2022/2/15 動態(tài)分區(qū)分配 ? 根據(jù)進程的實際需要，動態(tài)地為之分配內(nèi)存空間 ? 分配中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 空閑分區(qū)表 記錄每個空閑分區(qū)的情況 ? 空閑分區(qū)鏈 實現(xiàn)對空閑分區(qū)的分配和鏈接 前向指針N＋20N 個字節(jié)可用后向指針N＋20Operating System Page 23 2022/2/15 動態(tài)分區(qū)分配 ? 分區(qū)分配算法 ? 首次適應算法 FF ? 循環(huán)首次適應算法 ? 最佳適應算法 ? 最差適應算法 Operating System Page 24 2022/2/15 動態(tài)分區(qū)分配 ?分區(qū)分配操作 ?回收內(nèi)存 ?進程運行結(jié)束釋放內(nèi)存時，系統(tǒng)根據(jù)回收區(qū)的首地址，把它插入到空閑鏈表中。工作集。時鐘置換算法 (CLOCK)。先進先出置換算法 (FIFO)。段頁式管理方式。內(nèi)存保護 ? 2. 交換與覆蓋 ? 3. 連續(xù)分配管理方式 ? 4. 非連續(xù)分配管理方式 ? 分頁管理方式 。Operating System Page 1 2022/2/15 Operating System Page 2 2022/2/15 ?2022年真題 ?2022年大綱 ?2022年大綱解析 ?考點分析 ?2022年真題解析 ?2022年大綱例題解析 《 操作系統(tǒng) 》 Operating System Page 3 2022/2/15 考查范圍與考查目標 ? 三、 內(nèi)存管理 ? (一 ) 內(nèi)存管理基礎 ? 1. 內(nèi)存管理概念 ? 程序裝入與鏈接 。邏輯地址與物理地址空間 。分段管理方式 。 2022年新大綱 Operating System Page 4 2022/2/15 考查范圍與考查目標 ? 三、 內(nèi)存管理 ? (二 ) 虛擬內(nèi)存管理 ? 1. 虛擬內(nèi)存基本概念 ? 2. 請求分頁管理方式 ? 3. 頁面置換算法 ? 最佳置換算法 (OPT)。最近最少使用置換算法 (LRU)。 ? 4. 頁面分配策略 ? 5. 抖動 ? 抖動現(xiàn)象 。 ? 6. 請求分段管理方式 ? 7. 請求段頁式管理方式 2022年新大綱 Operating System Page 5 2022/2/15 第四章 存儲器管理 ?重點 ?理解重定位的基本概念 ?掌握動態(tài)分區(qū)分配方式 ?掌握理解分頁和分段存儲管理方式 ?理解虛擬存儲器的基本概念 ?掌握請求分頁系統(tǒng)的基本原理 ?難點 ?動態(tài)分區(qū)分配算法 ?分頁和分段地址轉(zhuǎn)換 ?請求分頁系統(tǒng)的地址轉(zhuǎn)換及頁面置換算法 Operating System Page 6 2022/2/15 第四章 存儲器管理 ?知識點 ?重定位的基本概念 ?動態(tài)分區(qū)分配方式及分配算法、分區(qū)保護 ?分頁存儲管理及地址變換、分段存儲管理及地址變換，信息共享和保護 ?虛擬存儲器的基本概念、特征，頁面置換技術(shù) ?請求分頁系統(tǒng)，頁表機制、地址變換及頁面置換算法 Operating System Page 7 2022/2/15 第四章 存儲器管理 ?快速緩存： ? Data Cache ? TLB(Translation Lookaside Buffer) ?內(nèi)存： DR