【正文】 所示。制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 精品課程系列 計(jì)算機(jī)學(xué)院版權(quán)所有內(nèi)外存數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂频膯?wèn)題 內(nèi)存大小總是有限的，而程序的大小是無(wú) 法限制的，所以我們需要對(duì)內(nèi)存進(jìn)行擴(kuò)充。《操作系統(tǒng)》教程 （ 4）完成的結(jié)果：實(shí)行靜態(tài)重定位， 原來(lái)的指令地址部分 被修改 ；實(shí)行動(dòng)態(tài)地址重定位，只是按照所形成的地 址去執(zhí)行這條指令， 并不對(duì)指令本身做任何修改 。（ 2）誰(shuí)來(lái)完成任務(wù)：靜態(tài)地址重定位是由 軟件 完成地址轉(zhuǎn) 換工作的；動(dòng)態(tài)地址重定位則由一套硬件提供的地址 轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)來(lái)完成。2003456110012001300200VR+1000BR制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 200......0100200300.........LOAD精品課程系列 計(jì)算機(jī)學(xué)院版權(quán)所有關(guān)于動(dòng)態(tài)地址重定位可以如下圖所示的過(guò)程說(shuō)明： 03456......LOAD《操作系統(tǒng)》教程 理地址③ 在程序執(zhí)行過(guò)程中，將要訪問(wèn)的虛地址送入 VR中；① 設(shè)置基地址寄存器 BR， 虛地址寄存器 VR精品課程系列 計(jì)算機(jī)學(xué)院版權(quán)所有《操作系統(tǒng)》教程 精品課程系列 計(jì)算機(jī)學(xué)院版權(quán)所有 動(dòng)態(tài)地址重定位 ： （ 1）方法：在程序執(zhí)行過(guò)程中，在 CPU訪問(wèn)內(nèi)存之前 ， 將要訪問(wèn)的程序或數(shù)據(jù)地址變成內(nèi)存地址，動(dòng) 態(tài)重定位依靠硬件地址變換機(jī)構(gòu)完成?！恫僮飨到y(tǒng)》教程 3) 實(shí)行靜態(tài)重定位時(shí)，地址重定位工作是在裝入時(shí)被一次集 中完成的。該重定位方法有如下的特 點(diǎn) : 1) 靜態(tài)重定位是在程序運(yùn)行之前完成地址重定位工作的。制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 因此在操作系統(tǒng)中，把用戶程序指令中的相對(duì)地址變換成所在絕對(duì)地址空間中的絕對(duì)地址的過(guò)程，稱為 “ 地址重定位 ” 。 其中程序 A中的一條入口地址為 3000的一條指令為 “ call 100”, 在裝入內(nèi)存之后，由于程序的啟始地址不再為 “0” ，故程序中的指令需要做相應(yīng)的轉(zhuǎn)換?！?20KB22KB+10022KB+300023KB內(nèi)存(d)圖 51 地址變換示意圖制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 …… 20KB+100 20KB+3000 21KB內(nèi)存(c)25KB22KB24KB 操作系統(tǒng) XXXXXX Call 22628 …… 21KB內(nèi)存?1000 20KB 23KB 22KB 操作系統(tǒng) XXXXXX Call 100制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 精品課程系列 計(jì)算機(jī)學(xué)院版權(quán)所有什么是邏輯地址？ 用戶的源程序經(jīng)過(guò)編譯程序的加工，產(chǎn)生出相對(duì)于 “0” 編址的目標(biāo)程序，再經(jīng)過(guò)連接裝配，產(chǎn)生出一個(gè) ”0” 編址的更大的地址空間。《操作系統(tǒng)》教程 我們把這些 “ 單元地址 ” 稱為 “ 絕對(duì)地址 ” 或 “ 物理地址 ” 。制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 這樣一個(gè)看上去容量很大、但實(shí)際上不存在的大存儲(chǔ)器，就被稱為 “ 虛擬存儲(chǔ)器 ” 。精品課程系列 計(jì)算機(jī)學(xué)院版權(quán)所有虛擬存儲(chǔ)器的概念 虛擬存儲(chǔ)器是一種擴(kuò)大內(nèi)存容量的設(shè)計(jì)技術(shù)，她把輔助存儲(chǔ)器作為計(jì)算機(jī)內(nèi)存存儲(chǔ)器的后援?！恫僮飨到y(tǒng)》教程 虛擬存儲(chǔ)器的概念就在這樣的背景下產(chǎn)生了。 虛擬存儲(chǔ)器的產(chǎn)生原因 在早期的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)管理方案中要求把作業(yè) “ 一次全部裝入 ” 到內(nèi)存，這就帶來(lái)了一個(gè)很大的問(wèn)題；如果一個(gè)作業(yè)太大，以至于內(nèi)存都容納不下，那么，這個(gè)作業(yè)就無(wú)法投入運(yùn)行。制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 相關(guān)概念：內(nèi)存和外存 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器可分為兩種：內(nèi)存儲(chǔ)器（內(nèi)存）和輔助存儲(chǔ)器（外存）。制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 《操作系統(tǒng)》教程 精品課程系列 計(jì)算機(jī)學(xué)院版權(quán)所有第 5章 存儲(chǔ)管理內(nèi)存可被 CPU直接訪問(wèn)，而后者不能，外存與 CPU之間只能在輸入輸出的控制系統(tǒng)的管理下，進(jìn)行信息交換?！恫僮飨到y(tǒng)》教程 精品課程系列 計(jì)算機(jī)學(xué)院版權(quán)所有 虛擬存儲(chǔ)器因此小內(nèi)存和大作業(yè)之間存在著的這個(gè)矛盾，在多道程序設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)要求內(nèi)存中存在多個(gè)作業(yè)程序時(shí)，就更顯得突出了。制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 當(dāng)作業(yè)提交給系統(tǒng)時(shí)， 首先進(jìn)入輔存，運(yùn)行時(shí)，只將其中有關(guān)部分裝入內(nèi)存，其他部分仍在輔存中 ，當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中需要用到不存在內(nèi)存的信息時(shí)，再把它們調(diào)入，以保證程序的正常運(yùn)行?！恫僮飨到y(tǒng)》教程 精品課程系列 計(jì)算機(jī)學(xué)院版權(quán)所有地址變換的問(wèn)題什么是內(nèi)存物理地址？ 內(nèi)存是由一個(gè)個(gè)存儲(chǔ)單元組成，這些內(nèi)存單元按照一定順序編號(hào)，稱為該單元的地址。制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 這個(gè)地址空間被稱為是用戶程序的 “相 對(duì)地址空間 ” 或 “ 邏輯地址空間 ” ?！恫僮飨到y(tǒng)》教程 精品課程系列 計(jì)算機(jī)學(xué)院版權(quán)所有 地址是怎樣變換的？ 當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)，需要裝入內(nèi)存中，但是此時(shí)程序中的指令地址是“ 相對(duì)地址 ” ，要使程序正常運(yùn)行，需要將 “ 相對(duì)地址 ” 變換成 “ 絕對(duì)地址 ” ，如：XXXXXCall 10001001KB2KB3KB3000 用戶程序的虛地址空間(a)(b) 20KB+100 20KB+30001000 20KB 23KB 22KB 操作系統(tǒng) XXXXXX Call 20580《操作系統(tǒng)》教程 精品課程系列 計(jì)算機(jī)學(xué)院版權(quán)所有在上圖中所示的情況中， “ call 100” 變成了 “ call ‘2KB+100’” 。 “ 地址的重定位 ” 可分為 “ 靜態(tài)地址重定位”和 “ 動(dòng)態(tài)地址重定位 ” ?！恫僮飨到y(tǒng)》教程 精品課程系列 計(jì)算機(jī)學(xué)院版權(quán)所有靜態(tài)地址重定位 在 程序運(yùn)行之前 ，就為用戶程序?qū)嵭辛说刂分囟ㄎ坏墓ぷ鳎? 稱這種地址重定位為 “靜態(tài)重定位 ”。 2) 靜態(tài)重定位由軟件實(shí)現(xiàn)，無(wú)須硬件提供支持。 4) 只完成了一個(gè) 首地址不同的連續(xù)地址轉(zhuǎn)換 ，要求連續(xù)的內(nèi)存 空間 5) 一次性裝入不再移動(dòng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 （ 2）動(dòng)態(tài)地址重定位機(jī)構(gòu) 基地址寄存器 BR（ 始址）、虛地址寄存器 VR偏移） 則：內(nèi)存地址 MA MA=（ BR） +（ VR） 其中括號(hào)表示取寄存器值制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 （ 3）址映射過(guò)程：② 將程序段裝入內(nèi)存，將其占用的區(qū)域的首地址送 BR；④ 地址變換機(jī)構(gòu)把 VR和 BR的內(nèi)容相加，得訪問(wèn)的物（ 4） 動(dòng)態(tài)重定位優(yōu)點(diǎn)：① 可以對(duì)內(nèi)存進(jìn)行 非連續(xù)分配（ 各個(gè)程序分段的首地址 ）② 動(dòng)態(tài)重定位提供了實(shí)現(xiàn)虛擬存貯器的基礎(chǔ)（ 不要求一次性裝入，不要求連續(xù)空間，可運(yùn)行時(shí)部分和動(dòng)態(tài)的分配空間 ）③ 有利于程序段共享（ 將可共享程序段，分配共享的存儲(chǔ)空間 ）制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 AA《操作系統(tǒng)》教程 精品課程系列 計(jì)算機(jī)學(xué)院版權(quán)所有現(xiàn)在將地址的靜態(tài)重定位和動(dòng)態(tài)重定位做一個(gè)綜合比較： （ 1）地址轉(zhuǎn)換時(shí)刻：靜態(tài)地址重定位在程序運(yùn)行之前完成 地址轉(zhuǎn)換的；動(dòng)態(tài)地址重定位卻是將地址轉(zhuǎn)換的時(shí)刻 推遲到指令執(zhí)行時(shí)進(jìn)行 的。（ 3）完成的形式：靜態(tài)地址重定位是在裝入時(shí)一 次集中地 把程序指令中所有要轉(zhuǎn)換的地址全部加以轉(zhuǎn)換 ；而動(dòng) 態(tài)地址重定位則是 每執(zhí)行一條指令時(shí)，對(duì)其地址加以 轉(zhuǎn)換 。制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 此 時(shí)就提出了一個(gè)問(wèn)題：按什么樣的方式來(lái)控制 內(nèi)存和外存之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)呢？最基本的控制 方法有兩種： “ 用戶程序控制 ” 和 “ 操作系統(tǒng)控 制 ” ?！恫僮飨到y(tǒng)》教程 精品課程系列 計(jì)算機(jī)學(xué)院版權(quán)所有“ 用戶程序控制 ” 方法的例子是 “ 覆蓋 ” 。由于程序中的若干子程序不可能同時(shí)調(diào)用，所以我們可以按照 圖 (c)分配內(nèi)存空間，此時(shí)將 50KB和 40KB的存儲(chǔ)區(qū)稱為覆蓋區(qū)?！恫僮飨到y(tǒng)》教程 精品課程系列 計(jì)算機(jī)學(xué)院版權(quán)所有MAIN(10KB)A(50KB) B(30KB)C(30KB) D(20KB) E(40KB)(a)180K0(b)連接裝配MIAN(10KB)A(50KB)B(30KB)C(30KB)D(20KB)E(40KB)MAINA或 BC或 D或 E(c)……50KB40KB……10KB覆蓋技術(shù)程序示例 返回制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 “ 交換 ” 方式的示意圖入下所示，包括換進(jìn)與換出，它是指 由操作系統(tǒng)把那些在內(nèi)存中處于等待狀態(tài)的進(jìn)程換出內(nèi)存，以及把那些等待事件已經(jīng)發(fā)生，處于就緒態(tài)的進(jìn)程換入內(nèi)存，以及那些即將執(zhí)行的程序數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存輔助存儲(chǔ)器作業(yè) 1作業(yè) 2作業(yè) 3換出換入圖 54內(nèi)外存之間的交換示意圖操作系統(tǒng)用戶區(qū)內(nèi)存制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 預(yù)調(diào)入方式 ：由 OS預(yù)測(cè) 在不遠(yuǎn)的將來(lái)會(huì)訪問(wèn)到的那適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)將它們調(diào)入內(nèi)存的方法 。不利于虛擬內(nèi)存管理制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 靜 媛重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 內(nèi)存的分配與回收使內(nèi)存管理的主要功能之一，為了合理利用內(nèi)存，設(shè)計(jì)內(nèi)存的分配和回收方法時(shí)，必須考慮的因素： 一、分配結(jié)構(gòu) 二、放置策略 三、交換策略 四、調(diào)入策略