操作系统原理第四章存储器管理课件

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源程序（名空间） 逻辑地址空间
物理地址空间
0
BR=1000
Load A data1
100
编译 连接
data1 3456
200
Load A 200
1100 Load A 1200
地址映射
3456
1200
3456 。 。
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地址映射的方式
静态地址映射： 1）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； 2）地址转换工作是在程序执行前由装入程序集中一次 完成。 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
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把程序装入起始地址为1000的内存区
0
100
…
MOV r1，[500]
重定位寄存器 1000
+
0 1000 1100
… …
MOV r1，[500]
逻辑地址VR 物理地址MR
… 500
1234
1500
1234
599
…
1599
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作业的地址空间
…
存储空间 操作系统原理第四章存储器管理
CPU寄 存 器 主存
辅存
寄存器 高速缓存
主存 磁盘缓存
磁盘 可移动存储介质
在主存中
寄存器、高速缓存、主存储器和磁盘缓存均属于操作系统 存储管理的管辖范畴，掉电后它们存储的信息不再存在。
而辅存的使用与管理放在设备和操文作系件统原管理第理四章中存储介器管绍理！
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基本概念补充
存储器管理：指内存的管理，外存管理在文件部分讲述； 单道程序系统：内存被划分成两部分：一部分供OS使用，
一部分供当前正在执行的程序使用。 多道程序系统：存储器的用户部分必须进一步地细分，以
第四章 存储器管理
4.1 存储器的层次结构 4.2 程序的装入和链接 4.3 连续分配方式 4.4 基本分页存储管理方式 4.5 基本分段存储管理方式 4.6 虚拟存储器的基本概念 4.7 请求分页存储管理方式 4.8 页面置换算法 4.9 请求分段存储管理方式
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4.1 存储器的层次结构
适应多个进程的要求。细分的任务由操作系统动态实 现，这就是存储器管理。 存储器管理的目的：一是方便用户使用，二是提高存储器 的利用率。
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1、存储器管理功能
主存的分配和回收：系统应能记住每个存储区的状态； 实施存储器的分配；回收系统或用户释放的存储区。
地址转换或重定位：实现逻辑地址到物理地址的变换， 分为静态重定位和动态重定位
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把程序装入起始地址为1000的内存区
0
100
…
Mov r1,[500]
… 500
1234
600
…
作业的地址空间
0 1000 1100
… …
Mov r1,[1500]
装入程序
1500 1600
1234 … …
存储空间
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静态映射优缺点
优点：不需要硬件的支持，简单易实现，成本低； 缺点：程序必须占用连续的内存空间；一旦程序装入 后不能移动；主存利用率低；难以做到程序和数据的 共享。
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动态地址映射（重定位）
动态地址重定位：在程序执行的过程中，每次将要访问的指令或数 据逻辑地址转换为内存地址。 动态映射方法：装入程序把程序和数据原样装入到已分配的存储区 中，然后把这个存储区的起始地址送入重定位寄存器中。在程序执 行时，再将相对地址转换成绝对地址。 硬件支持：在动态地址重定位机构中，有一个基地址寄存器BR和一 个程序地址寄存器VR，一个内存地址寄存器MR。 转换过程：MR=BR+VR
主存共享与保护：使多道程序能动态地共享主存，最好 能共享主存中的信息；保证进入主存的各道作业都在自 己的存储空间内运行，互不干扰。由硬件和软件配合完 成。
主存扩充：借助于虚拟存储技术，为用户提供比主存空 间大的地址空间。
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2、地址映射(地址重定位)
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）。例 如，我们常说内存为：512MB 要求用户用内存地址编程是非常困难的，尤其是在多道 程序设计的环境中（不知道）。
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4.2 程序的装入和链接
程序处理步骤：
过程或函数可能分别 对应一个模块！
编译---编译程序，负责检查语法错，涉及名空间。输入：源程序； 输出：
多个目标模块；
链接---链接程序，负责将多个模块相关联，涉及逻辑地址空间。输入：多个
目标模块、库函数；输出：装入模块；
装入：装入程序，负责内存分配和地址映射，涉及内存空间。输入：装入模
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动态地址映射的过程
程序装入内存后，它所占用的内存区的首地址由系统送入 基地址寄存器BR中。 在程序执行的过程中，若要访问内存，将访问的逻辑地址 送入VR中。 地址转换机构把VR和BR中的内容相加，并将结果送入MR中， 作为实际访问的地址。
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动态重定位优缺点
优点：1）程序占用的内存空间是动态可变的，当程序从 某个存储区移到另一个区域时，只需要修改相应的寄存器 BR的内容即可；2）一个程序不一定要求占用一个连续的 内存空间，可以部分地装入程序运行；4）便于多个进程 共享同一个程序的代码。 动态地址重定位的代价：1）需要硬件的支持；2）实现存 储管理的软件算法较为复杂。
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用户编程所用的地址称为逻辑地址（或程序地址，或 虚地址），由逻辑地址组成的空间称为逻辑地址空间 （或程序地址空间）。
我们把用户程序装入内存时，或在程序执行时，对有 关指令或数据地址的修改称为从程序地址到内存地址 的地址映射，或称为地址重定位。
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块；输出：可执行的二进制内存映像。
（可能产生）可执行
库
程序文件
内存
二进制内存映 像
编译程序产 生的目标模 块
编译
链接 程序
装入模块
装入 程序
链接
装入
…
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第一步
第二步
第三步