存储管理

4.1 存储管理的功能
• 4.1.1 内存的分配与回收 • 4.1.2 地址重定位 • 4.1.3 存储保护 • 4.1.4 虚拟存储器
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图4.1 多级存储器体系示意图
4.1.1 内存的分配与回收
• 内存分配按分配时机的不同，可分为两种方式。 （1）静态存储分配 （2）动态存储分配
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4.2 实存管理
• 4.2.1 固定分区存储管理 • 4.2.2 可变式分区存储管理 • 4.2.3 纯分页存储管理 • 4.2.4 纯分段存储管理
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4.2.1 固定分区存储管理
• 固定分区存储管理是实现多道程序设计的最简单的一种存储管理技术。 • 其基本思想是，在作业未进入内存之前，就由操作员或操作系统把内存可用空间划分成若干个固定大小
第4章 存储管理
• 4.1 存储管理的功能 • 4.2 实存管理 • 4.3 虚拟存储器管理 • 4.4 碎片与抖动问题
本章学习目标
• 存储管理的目的和四大基本功能。 • 实存管理中讲述了固定分区存储管理、可变式分区存储管理、纯分页存储管理三种存储管理方案的实现
原理，内存的分配与回收方法. • 虚存管理以请求式分页存储管理为重点，讲述其实现原理和动态地址重定位过程. • 总结各种存储管理方案中存在的碎片和抖动问题及解决方法
（b）存储块使用情况的位图表示
图4.13 存储块的位图管理法
2．纯分页存储管理的地址重定位问题
• 要使不连续的、分散的用户程序能正常运行，须采用动态地址重定位。此时，可采用重定位寄存器方式， 如分页太多，则重定位寄存器用得太多。
• 通常可在内存中为每个作业开辟一块特定区域，建立起作业的逻辑页与存储块之间的对应表格关系，这 种表常称为页面映像表，简称页表（如图4.14~4.15所示）。
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4.1.3 存储保护
（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。如图4.4（a）所示 （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。如图4.4（b）所示。
（a）上、下界保
（b）基址—限长保护
图4.4 界限寄存器的两种存储保护方式
源自文库
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4.1.4 虚拟存储器
图4.6 可变式分区内存使用情况示意图
1．空闲分区的组织形式
• 在可变式分区存储管理中，常把空闲区组成空闲分区表或空闲分区链表的形式。 • 空闲分区链表的组织是这样的：在每个空闲分区的起始部分开辟出一个单元，存放一个链表指针和该分
区的大小，链表指针指向下一个空闲分区。
图4.7 首次适应算法的空闲分区链表组织形式
• 纯分页存储管理中，存储块的分配与回收算法比较简单。当作业有存储分配请求时，可以根据逻辑地址 的大小计算出需要多少存储块，然后将空闲块分配给它们使用。通常有两种记录空闲存储块的方法：位 图法和链表法。
操作系统 操作系统
作业1 作业2
作业2 作业1 作业2 作业1 作业2
（a）存储块使用情况
11101001 10101010
图4.14 纯分页存储管理示意图
图4.15 纯分页存储管理地址重定位实现过程
3．联想存储器
• 为了提高查表的速度，人们在分页地址变换机构中，加入一组高速缓冲存储器，用来存放当前作业的最 常用的页号和与之相应的物理块号。一般称这样的寄存器组为快表或联想存储器。采用联想存储器和内 存中页表相结合的分页地址变换过程如图4.16所示。
的存储区，除操作系统占用一个区域外，其余区域为系统中多个用户共享，因为在系统运行期间，分区 大小、数目都不变，所以固定式分区也称为静态分区（如图4.5所示）。
图4.5 固定式分区内存分配示意图（a）和 （b）固定式分区说明表
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4.2.2 可变式分区存储管理
• 1．空闲分区的组织形式 • 2．内存的分配与回收 • 3．常用的分配算法 • 4．可变式分区的地址重定位
• 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。即把两级存储器当作一级存储器来看待。
• 对用户而言，感觉到系统提供了一个大容量的内存，供用户使用，但这样大容量的内存实际上并不存在， 是一种虚拟的存储器，因此把具有这种功能的存储管理技术称为虚拟存储管理。
• 可变式分区的存储保护可采用基址——限长存储保护方式。
图4.12 采用动态重定位的可变 式分区分配算法
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4.2.3 纯分页存储管理
• 1．纯分页存储管理中存储块的分配与回收 • 2．纯分页存储管理的地址重定位问题 • 3．联想存储器 • 4．存储保护
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1．纯分页存储管理中存储块的分配与回 收
4.1.2 地址重定位
• 1．内存空间（或物理空间） • 2．逻辑空间（如图4.2所示） • 3．地址重定位（分为：静态地址重定位和动态地址重定位）
图4.2 作业的名空间、逻辑地址空间 和装入后的物理空间
（a）采用静态重定位后的内 存空间
（b）采用动态重定位时内存空 间 及地址重定位示意图
图4.3 静态地址重定位和动态地址重定位示意图
2．内存的分配与回收
• 当某一个用户作业完成释放所占分区时，系统应进行回收。在可变式分区中，应该检查回收区与内存中 前后空闲区是否相邻，若相邻，则应进行合并，形成一个较大的空闲区，并对相应的链表指针进行修改； 若不相邻，应将空闲区插入到空闲区链表的适当位置。
3．常用的分配算法
• （1）首次适应算法 （2）最佳适应算法 （3）最差适应算法
图4.8 最佳适应算法的空闲分区链表组织形式
图4.9 最差适应算法的空闲分区 链表组织形式
图4.10 内存使用情况
图4.11 用三种适应算法处理同一作业序列
4．可变式分区的地址重定位
• 可变式分区的地址重定位可采用静态重定位，也可采用动态重定位。采用动态重定位的可变式分区管理 技术，在执行内存分配时，如无足够大空闲块，应考虑实现紧凑操作。其分配算法如图4.12所示。
• 应用联想存储器和页表相结合的方式，可有效地提高系统动态地址转换的速度，是一种行之有效的方法。
①利用快表查找 ②利用页表查找 ③利用页表中查找到的页号、块号更 新快表