操作系统原理与实例分析ppt课件
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模块mm1 ？执行
else
模块mm2 ？执行
…
(a) 目标模块
(b) 装入模块
图3.11 目标模块链接成装入模块
编辑课件
11
动态链接
• 指，不用事先链接所有目标模块形成一 个完备的装入模块，而是生成一个含有 未被链接的外部模块引用的装入模块， 这些外部模块可以在装入时链接，或运 行时链接。
编辑课件
• 必须登记一个进程分到的所有分区的位 置、大小、使用情况（如是否共享等） 等信息。
• 常用的非连续存储技术：分页存储技术、 分段存储技术及其结合。
编辑课件
18
OS
基地址
…
进程P
…
OS
…
进程的组成 基地址 长度 …
P(1)
2604 200 …
进程P（2）
P(2)
1240 300 …
…
…
…
……
进程P（1）
• 静态链接生成的装入模块可以采用重定位装入 或运行时动态装入方式。
• 静态链接需要花费大量的处理机时间。而其中 的很多模块将不会运行，浪费存储空间和处理 机时间。
编辑课件
10
模块1 …
if x > 1 then
call mm1 else call mm2
…
模块mm1
模块mm2
链接
模块1 …
if x > 1 then
编辑课件
3
绝对装入
• 程序运行之前，按照程序的逻辑地址， 将程序和数据装入内存指定的地方。
• 实现简单，无须进行逻辑地址到物理地 址的变换。
编辑课件
4
绝对装入
缺点：
• 程序每次必须装入同一内存区；
• 程序员必须事先了解内存的使用情况，根据内 存情况确定程序的逻辑地址；
• 程序的修改（增加或删除指令）将引起整个程 序中指令地址的变动；
12
装入时动态链接
• 指，当系统装入含有未链接的外部模块引用的 装入模块时，每当遇到一个外部模块引用，则 查找相应的目标模块。将其装入内存，并将模 块内的指令地址转换为相对于整个装入模块起 始地址的相对地址。
• 优点：有利于目标模块的更新与升级；有利于 代码共享；有利于扩充软件的功能，可以将扩 充部分作为动态链接模块。
P(n)
6500 300 …
…
进程P（n） …
(a)连续存储
(b)非连续存储
图3.12 内存的连续存储与非连续存储
编辑课件
19
连续存储管理
• 最简单的存储管理技术
• 要求系统配置专门的硬件实现快速地址 转换和存储保护。
• 处理机硬件 基址寄存器(Base register)
界限寄存器(Bounds register)
• 静态重定位技术：地址映射在程序装入 时进行，以后不再更改程序地址。
编辑课件
6
重定位装入
• 有利于程序代码和数据的共享。因为装入程序 时，可以将其中的某些存储引用的逻辑地址映 射为内存中已有的共享区的物理地址。
• 但是，静态重定位不允许程序在内存中移动。 这不便于进程交换和紧凑拼接操作，也很难实 现多道程序环境下，多个程序同时装入内存的 要求。
• 但是，可能链接一些不会执行的模块，浪费存 储空间和处理机时间。
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13
运行时动态链接
• 指，外部模块引用直至程序执行时才装入内存， 并链接到装入模块中，进行地址转换。
• 可以解决静态链接和装入时动态链接都面临的 存储空间和处理机时间浪费问题，不需要执行 的模块就不会装入内存。
• 广泛用于事务处理系统，如航空售票系统、银 行管理系统等。
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16
？ 程序在内存中如何组织
• 连续存储 : 需要内存中的一块连续的、
足够大的分区。
• 如果内存中没有足够大的连续空闲分区，
但存在总量足够的独立小分区，即外零 头。系统要么拒绝分配空间，要么采用 紧凑技术拼接外零头。
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17
• 非连续存储：允许进程的程序和数据分
别装在内存的不同分区中。
• 程序中的所有存储引用，例如函数调用或过程 调用等，在装入之前都必须转换为物理地址， 这不利于存储共享。
编辑课件
5
重定位装入
• 允许将程序装入与逻辑地址不同的物理 内存空间。即程序可以装入到内存的任 何位置，其逻辑地址与装入内存后的物 理地址无直接关系。
• 但是，必须进行地Baidu Nhomakorabea映射，将逻辑地址 转换为物理地址。
• 故，重定位装入方式只适合于单道程序环境。
编辑课件
7
运行时动态装入
• 指，程序的地址转换不是在装入时进行，而是 在程序运行时动态进行。
• 运行时动态装入需要硬件支持，即重定位寄存 器，用于保存程序在内存中的起始地址。
• 程序被执行时，通过重定位寄存器内的起始物 理地址和指令或数据的逻辑地址计算其物理地 址。
• 操作系统自身的一些特殊处理例程，如错误处 理例程，也无需事先全部装入内存。
编辑课件
14
3.4 简单存储管理技术
编辑课件
15
简单存储
• 相对于虚拟存储而言，指为了实现简单，执行 之前，操作系统必须将待执行的程序全部装入 内存。
• 然而，现代操作系统大都支持虚拟存储功能， 允许进程装入部分程序即可开始执行，其余部 分保留在外存。当执行所需的部分不在内存时， 中断进程执行，使之阻塞等待，直到相应部分 装入内存。
3.3 程序装入技术
编辑课件
1
可执行程序的生成步骤
编辑 源程序
编译
目标模块
目标模块 链接
库函数
装入模块 执行
内存
编辑课件
2
图3.10 高级程序处理过程
可执行程序的装入
• ？如何装入待执行的程序及其所需的数据
• ？ 何时将程序的逻辑地址转换为物理地址
• 3种装入方式：绝对装入、重定位装入和运行 时动态装入。
• 运行时动态装入有利于多道程序环境下，进程 的换进/换出及实现紧凑技术。
编辑课件
8
可执行程序的链接形成
• ？ 目标模块如何链接成装入模块呢
• 静态链接
• 动态链接：装入时动态链接和运行时动 态链接
编辑课件
9
静态链接
• 指，程序被装入内存之前，必须完全链接成一 个装入模块，将其中的存储引用全部转换为相 对地址跳转语句。并将多个目标模块链接成为 一个模块，使装入模块中的每一条指令具有相 对于整个模块的第一条语句的逻辑地址。
编辑课件
20
连续存储管理
• 基址寄存器：存放当前执行进程所在分区的物
理存储单元的起始地址。
• 界限寄存器：存放当前执行进程所在分区最后
一个物理存储单元的地址，限定进程的执行范 围，保护其他进程不被非法访问。
• 基址寄存器和界限寄存器被多个进程共享，只 有当前执行进程才使用它们。
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21
• 装入时，进程分区的基地址值和分区的最后一 个物理存储单元的地址值，分别填入该进程
else
模块mm2 ？执行
…
(a) 目标模块
(b) 装入模块
图3.11 目标模块链接成装入模块
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11
动态链接
• 指，不用事先链接所有目标模块形成一 个完备的装入模块，而是生成一个含有 未被链接的外部模块引用的装入模块， 这些外部模块可以在装入时链接，或运 行时链接。
编辑课件
• 必须登记一个进程分到的所有分区的位 置、大小、使用情况（如是否共享等） 等信息。
• 常用的非连续存储技术：分页存储技术、 分段存储技术及其结合。
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18
OS
基地址
…
进程P
…
OS
…
进程的组成 基地址 长度 …
P(1)
2604 200 …
进程P（2）
P(2)
1240 300 …
…
…
…
……
进程P（1）
• 静态链接生成的装入模块可以采用重定位装入 或运行时动态装入方式。
• 静态链接需要花费大量的处理机时间。而其中 的很多模块将不会运行，浪费存储空间和处理 机时间。
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10
模块1 …
if x > 1 then
call mm1 else call mm2
…
模块mm1
模块mm2
链接
模块1 …
if x > 1 then
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3
绝对装入
• 程序运行之前，按照程序的逻辑地址， 将程序和数据装入内存指定的地方。
• 实现简单，无须进行逻辑地址到物理地 址的变换。
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4
绝对装入
缺点：
• 程序每次必须装入同一内存区；
• 程序员必须事先了解内存的使用情况，根据内 存情况确定程序的逻辑地址；
• 程序的修改（增加或删除指令）将引起整个程 序中指令地址的变动；
12
装入时动态链接
• 指，当系统装入含有未链接的外部模块引用的 装入模块时，每当遇到一个外部模块引用，则 查找相应的目标模块。将其装入内存，并将模 块内的指令地址转换为相对于整个装入模块起 始地址的相对地址。
• 优点：有利于目标模块的更新与升级；有利于 代码共享；有利于扩充软件的功能，可以将扩 充部分作为动态链接模块。
P(n)
6500 300 …
…
进程P（n） …
(a)连续存储
(b)非连续存储
图3.12 内存的连续存储与非连续存储
编辑课件
19
连续存储管理
• 最简单的存储管理技术
• 要求系统配置专门的硬件实现快速地址 转换和存储保护。
• 处理机硬件 基址寄存器(Base register)
界限寄存器(Bounds register)
• 静态重定位技术：地址映射在程序装入 时进行，以后不再更改程序地址。
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6
重定位装入
• 有利于程序代码和数据的共享。因为装入程序 时，可以将其中的某些存储引用的逻辑地址映 射为内存中已有的共享区的物理地址。
• 但是，静态重定位不允许程序在内存中移动。 这不便于进程交换和紧凑拼接操作，也很难实 现多道程序环境下，多个程序同时装入内存的 要求。
• 但是，可能链接一些不会执行的模块，浪费存 储空间和处理机时间。
编辑课件
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运行时动态链接
• 指，外部模块引用直至程序执行时才装入内存， 并链接到装入模块中，进行地址转换。
• 可以解决静态链接和装入时动态链接都面临的 存储空间和处理机时间浪费问题，不需要执行 的模块就不会装入内存。
• 广泛用于事务处理系统，如航空售票系统、银 行管理系统等。
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16
？ 程序在内存中如何组织
• 连续存储 : 需要内存中的一块连续的、
足够大的分区。
• 如果内存中没有足够大的连续空闲分区，
但存在总量足够的独立小分区，即外零 头。系统要么拒绝分配空间，要么采用 紧凑技术拼接外零头。
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• 非连续存储：允许进程的程序和数据分
别装在内存的不同分区中。
• 程序中的所有存储引用，例如函数调用或过程 调用等，在装入之前都必须转换为物理地址， 这不利于存储共享。
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重定位装入
• 允许将程序装入与逻辑地址不同的物理 内存空间。即程序可以装入到内存的任 何位置，其逻辑地址与装入内存后的物 理地址无直接关系。
• 但是，必须进行地Baidu Nhomakorabea映射，将逻辑地址 转换为物理地址。
• 故，重定位装入方式只适合于单道程序环境。
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运行时动态装入
• 指，程序的地址转换不是在装入时进行，而是 在程序运行时动态进行。
• 运行时动态装入需要硬件支持，即重定位寄存 器，用于保存程序在内存中的起始地址。
• 程序被执行时，通过重定位寄存器内的起始物 理地址和指令或数据的逻辑地址计算其物理地 址。
• 操作系统自身的一些特殊处理例程，如错误处 理例程，也无需事先全部装入内存。
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3.4 简单存储管理技术
编辑课件
15
简单存储
• 相对于虚拟存储而言，指为了实现简单，执行 之前，操作系统必须将待执行的程序全部装入 内存。
• 然而，现代操作系统大都支持虚拟存储功能， 允许进程装入部分程序即可开始执行，其余部 分保留在外存。当执行所需的部分不在内存时， 中断进程执行，使之阻塞等待，直到相应部分 装入内存。
3.3 程序装入技术
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1
可执行程序的生成步骤
编辑 源程序
编译
目标模块
目标模块 链接
库函数
装入模块 执行
内存
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图3.10 高级程序处理过程
可执行程序的装入
• ？如何装入待执行的程序及其所需的数据
• ？ 何时将程序的逻辑地址转换为物理地址
• 3种装入方式：绝对装入、重定位装入和运行 时动态装入。
• 运行时动态装入有利于多道程序环境下，进程 的换进/换出及实现紧凑技术。
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8
可执行程序的链接形成
• ？ 目标模块如何链接成装入模块呢
• 静态链接
• 动态链接：装入时动态链接和运行时动 态链接
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9
静态链接
• 指，程序被装入内存之前，必须完全链接成一 个装入模块，将其中的存储引用全部转换为相 对地址跳转语句。并将多个目标模块链接成为 一个模块，使装入模块中的每一条指令具有相 对于整个模块的第一条语句的逻辑地址。
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连续存储管理
• 基址寄存器：存放当前执行进程所在分区的物
理存储单元的起始地址。
• 界限寄存器：存放当前执行进程所在分区最后
一个物理存储单元的地址，限定进程的执行范 围，保护其他进程不被非法访问。
• 基址寄存器和界限寄存器被多个进程共享，只 有当前执行进程才使用它们。
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21
• 装入时，进程分区的基地址值和分区的最后一 个物理存储单元的地址值，分别填入该进程