memory具体操作系统原理

§5.1 存储管理的功能
5.1.2 地址转换（映射） 内存的每个存储单元都有一个编号，这种编号称为内存地
址（或称为物理地址，绝对地址）。内存地址的集合称为 内存空间（或物理地址空间）。 源程序经过汇编或编译后，形成目标程序，每个目标程序 都是以0为基址顺序进行编址的，原来用符号名访问的单元 用具体的数据——单元号取代。这样生成的目标程序占据 一定的地址空间，称为作业的逻辑地址空间，简称逻辑空 间。在逻辑空间中每条指令的地址和指令中要访问的操作 数地址统称为逻辑地址。
§5.2 连续内存分配
§5.2 连续内存分配
在动态分区存储管理中，要有相应的数据结构来登记空闲区 的说明信息，它包括空闲区的大小和位置。
不同系统根据设计要求采用不同的结构。常用的有表结构和 队列结构。
空闲区表的每个表目记录一个空闲区，主要参数包括区号、 长度和起始地址。空闲区队列则是利用每个内存空闲区的头 几个单元存放本空闲区的大小及下个空闲区的起始地址，从 而把所有的空闲区链接起来。
第5章 存储管理
§5.1 存储管理的功能
内存是现代计算机系统的中心，是指CPU能直接存取指令和数 据的存储器，CPU和I/O设备都要和内存打交道。
内存由很大的一组字或字节所组成，每个字或字节都有它们自 己的编号，称为内存地址。
对内存的访问是通过一系列对指定地址单元进行读写来实现的。
§5.1 存储管理的功能
§5.1 存储管理的功能
5.1.3 主存空间的共享和保护 在多道程序设计环境下，内存中的许多用户或系统 程序和数据段可供不同的用户进程共享。这种资源 共享将会提高内存的利用率。但是，反过来说，除 了被允许共享的部分之外，又要限制各进程只在自 己的存储区活动，各进程不能对别的进程的程序和 数据段产生干扰和破坏，因此须对内存中的程序和 数据段采取保护措施。
将要访问的程序地址转换为内存地址。 动态重定位依靠硬件地址Hale Waihona Puke Baidu换机构完成。地址重定位机构需
要一个(或多个)基地址寄存器BR和一个(或多个)程序虚拟地 址寄存器VR。指令或数据的内存地址MA与逻辑地址的关系为：
MA=(BR)+ (VR) 这里，(BR)与(VR)分别表示寄存器BR与VR中的内容。
§5.1 存储管理的功能
§5.1 存储管理的功能
§5.1 存储管理的功能
5.1.4 主存空间的扩充 对内存进行逻辑上的扩充，现在普遍采用虚拟存储管理技术。 虚拟存储技术的基本思想是把有限的内存空间与大容量的外
存统一管理起来，构成一个远大于实际内存的、虚拟的存储 器。此时，外存是作为内存的直接延伸，用户并不会感觉到 内、外存的区别，即把两级存储器当作一级存储器来看待。 一个作业运行时，其全部信息装入虚存，实际上可能只有当 前运行的必需一部分信息存入内存，其他则存于外存，当所 访问的信息不在内存时，系统自动将其从外存调入内存。
地址映射的方式： 1、静态地址重定位
程序被装入内存时由操作系统的连接装入程序完成程序的 逻辑地址到内存地址的转换。
假定程序装入内存的首地址为BR，程序地址为VR，内存地 址为MR，则地址映射按下式进行：MR=BR+VR 。
§5.1 存储管理的功能
2、动态重定位 动态地址重定位是在程序执行的过程中，每次访问内存之前，
§5.1 存储管理的功能
源程序
逻辑地址空间
0
物理地址空间
Load A data1
100
编译 连接
data1 3456
200
BA=1000
Load A 200
地址映射
Load A 200
3456
1200
3456 。 。
§5.1 存储管理的功能
我们把用户程序装入内存时对有关指令的地址部分的修改 定义为从程序地址到内存地址的地址映射，或称为地址重 定位。
§5.2 连续内存分配
某系统的内存容量为256K，操作系统占用低地址的20K，其 余空间划分成4个固定大小的分区。如下图：
§5.2 连续内存分配
2、动态分区法 动态分区法在作业执行前并不建立分区，分区的建
立是在作业的处理过程中进行的，且其大小可随作 业或进程对内存的要求而改变。这就改变了固定分 区法中那种即使是小作业也要占据大分区的浪费现 象，从而提高了内存的利用率。 采用动态分区法，在系统初启时，除了操作系统中 常驻内存部分之外，只有一个空闲分区。随后，分 配程序将该区依次划分给调度选中的作业或进程。
§5.2 连续内存分配
§5.2 连续内存分配
5.2.2 分区的分配和回收 1.固定分区的分配和回收
当用户程序要装入执行 时，存储管理程序根据 用户程序的大小查询分 区说明表，从中找出一 个满足要求的空闲分区， 并将其分配给申请者。
§5.2 连续内存分配
§5.1 存储管理的功能
内存保护的方式： （1）上、下界存储保护：上、下界保护是一种简单的
存储保护技术。系统可为每个作业设置一对上、下 界寄存器，分别用来存放当前运行作业在内存空间 的上、下边界地址，用它们来限制用户程序的活动 范围。 （2）基址—限长存储保护：上、下界保护的一个变种 是采用基址—限长存储保护。
5.1.1 存储空间的分配和回收 内存的分配与回收是内存管理的主要功能之一。用户程
序通常以文件的形式保存在计算机外存上，为了执行用户程 序，用户程序必须全部或部分装入内存，因此在内外存之间 必须不断交换数据。能否把外存中的数据和程序调入内存， 取决于能否在内存中为它们安排合适的位置。因此，存储管 理模块要为每一个并发执行的进程分配内存空间。另外，当 进程执行结束之后，存储管理模块又要及时回收该进程所占 用的内存资源，以便给其他进程分配空间。
§5.2 连续内存分配
5.2.1 分区管理的基本原理 分区管理的基本原理是给每一个内存中的进程划分一块适当
大小的存储区,以连续存储各进程的程序和数据，使各进程得 以并发执行。 按分区的时机，分区管理可以分为固定分区和动态分区两种 方法。 1、固定分区法：
把内存区固定地划分为若干个大小不等的区域。划分的原则 由系统操作员或操作系统决定。分区一旦划分结束，在整个 执行过程中每个分区的长度和内存的总分区个数将保持不变。