3.1 固定分区存储管理

六安职业技术学院教案

2008～2009学年度第 1 学期编号__8__信息工程系计算机教研室任课教师曹维祥

课程名称操作系统

授课班级：应0701、02，维0701，软0701 授课日期：10.27~11.2

课型：理论课课时安排：2课时

教学内容：3.1 固定分区存储管理

3.2 可变分区存储管理

教学目标：1.掌握绝对地址、相对地址等概念

2.理解地址重定位的作用及静态和动态重定位的异同

3.掌握外部碎片、内部碎片的概念

4. 掌握单一连续分区、固定分区、可变分区存储管理

教学重点：1.绝对地址、相对地址等概念

2.地址重定位的作用

3. 外部碎片、内部碎片的概念

4.单一连续分区、固定分区、可变分区存储管理

教学难点：1.绝对地址、相对地址等概念

2.地址重定位的作用

教学方法：讲授

教学用具：无

教学过程：

[复习]

存储管理的功能

[导入新课]

[新课]

一、基本概念

1.存储器的层次

三级存储器结构（粗分）：

（1）寄存器――当前要执行的指令或要处理的数据

（2）内存――正在运行的程序和相关数据

（3）外存――“资料”长期保存

CPU不能直接去存取外存上的信息，外存上的程序或数据必须先移到内存中，才能被CPU访问。内存是一个大型的，由字节构成的一维数组，每一个单元都有自己的地址。

注：存储管理主要是对内存的管理、分配，涉及到的外存，也是对内存管理的支持。

2.地址重定位

（1）物理地址（绝对地址）

内存单元唯一的、真实的地址，CPU最终依据物理地址区分（存取）各单元。（2）逻辑地址（相对地址）

程序中相对本程序的“0”（开始）编址所产生的地址。

（3）地址空间

地址集合

物理地址空间――存储空间

逻辑地址空间――地址空间

（4）地址重定位

相对地址转换为绝对地址的过程，称为地址重定位。

（5）为什么要地址重定位？

多道程序下，编写程序时无法事先知道内存区域中哪一部分是空闲的，哪一部分已被占用，也就无法在程序中直接使用物理地址，但程序不可避免的要使用地址。这之间有个矛盾，解决方法是编写（编译）程序时，使用相对地址，而在程序执行时（或者执行之前）将相对地址转换成绝对地址。

例：调用子程序的操作最终转化为跳转指令，跳到该子程序所在的第一条指令的地址。编写程序时并不知道这个子程序加载到内存的哪一个区域，也就无法直接指定该地址。

（6）地址的静态重定位

程序运行之前，为用户程序实行地址重定位的工作。一般由操作系统的加载程序完成。

特点：

A)程序运行之前

B)可完全由软件（操作系统）来实现，不需要硬件支持

C)一次性集中完成

D)重定位后，不方便在内存中移动程序

二、单一连续分区管理

适用于单道系统，将内存分为2个连续区域：系统区、用户区。整个用户区只加载一个用户程序，且为该程序独占

系统区：由操作系统占用

用户区：由用户程序占用

1．主存空间的分配与回收

（1）分配：首先，从作业队列中取出一个作业；判断作业的大小是否大于用户区的大小，若大于则作业不能装入，否则，可以把作业装入用户区。它一次只能装入一个作业。

（2）回收：

作业一旦进入主存，就要等到它结束后才能释放主存，再装入第二个作业即可。2．地址转换与存储保护

（1）地址转换

它采用静态重定位方式。

（2）存储保护

通过和界限寄存器的值进行比较，不满足时产生一个“地址越界”中断信号，由操作系统进行处理，以达到存储保护的目的。

注：只有用户程序与操作系统之间的保护，无用户程序之间的保护。

3．管理特点

（1）管理简单。

（2）资源利用率低。不管用户区有多大，它一次只能装入一个作业，这样造成

了存储空间的浪费，使系统整体资源利用率不高。

4.大作业与小作业

小作业：内部碎片――分配给用户程序了，但用户程序未使用的内存区域。（其它程序也不能使用）

大作业：覆盖技术

早期为程序设计人员提供的一种扩充内存的技术，其中心思想是允许一个作业的若干个程序段使用同一个存储区，被共用的存储区被称为“覆盖区”。（程序可能不会同时用到全部的子程序，用到各个子程序时，将该子程序加载到该“覆盖区”）

5.交换

早期内存容量不够大，在小内存下实现具有“多道”的效果的技术。

将作业信息都存放在辅助存储器上，根据单一连续分区存储管理的分配策略，

每次只让其中的一个进入内存投入运行。当运行中提出输入输出请求或分配给的时间片用完时，就把这个程序从内存储器“换出”到辅助存储器，把辅助存储器里的另一个作业“换入”内存储器运行。这样，从宏观上看，系统中同时就有几个作业处在运行之中。

注：覆盖和交换均达到了“扩充”内存的目的。

三、固定分区存储管理

早期多道系统下采用的存储管理方式，系统启动后将用户内存区域划分为若干个大小不等的固定区域，每个区域称为一个分区，每个分区装入一个作业。

分区大小和数量均相对固定。

为什么大小不等？

方便装入大小不等的作业，减少内部碎片的影响。

1．主存空间的分配与回收

（1）采用的数据结构

一般设置了一张分区分配表。

分区分配表的内容包括：分区序号、起始地址、大小、状态。

状态栏的值为“0”表示分区空闲，可以装入作业；当装入作业后，其值改为作业名，表示这个分区被该作业占有。

（2）主存空间的分配

检查分区分配表，选择状态标志为“0”的分区，按某种分配策略（首次适应、最佳适应法）检查，若符合，则将作业装入该分区。