《存储器管理》课件
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➢ 重定位修改：重定位表中的150->绝对地址2150(=2000+150) ➢ 内容修改：内容100变成2100(=100+2000))。
《存储器管理》
动态重定位
▪ 动态重定位是在程序执行时由系统硬件完成从逻 辑地址到物理地址的转换的。
▪ 动态重定位是由硬件地执行时完成的，程序中不 执行的程序就不做地址映射的工作，这样节省了 CPU的时间。重定位寄存器的内容由操作系统用 特权指令来设置，比较灵活。
➢内存的保护 防止操作系统和各用户程序在主存储 器中各存储区域访问时相互干扰
l 保护操作系统占有的主存区 l 保护各程序的私有主存区 l 保护可供多个程序访问的主存共享区 ➢内存的扩充
《存储器管理》
3.1.3 地址变换
为使程序正确执行。一个程序装入内存， 要进行逻辑地址到物理地址的重定位，实 现从逻辑地址到物理地址的变换，重定位 可分为静态重定位和动态重定位。
▪ 评价:
➢ 优点：不需硬件支持，可以装入有限多道程序 ➢ 缺点：一个程序通常需要占用连续的内存空间，程序
装入内存后不能移动。不易实现共享。
《存储器管理》
0
Relocation 150
Table
...
jmp 150 100
2000
150 ...
jmp 2150 2100
▪ 说明：重定位表中列出所有修改的位置。如：重定位表的 150表示相对地址150处的内容为相对地址(即100为从0起头 的相对位置)。在装入时，要依据重定位后的起头位置(2000) 修改相对地址。
《存储器管理》
1.逻辑地址
逻辑地址（相对地址，虚地址）：用户的 程序经过汇编或编译后形成目标代码，目 标代码通常采用相对地址的形式。
其首地址为0，其余指令中的地址都相对于首地 址来编址。
不能用逻辑地址在内存中读取信息。
《存储器管理》
2.物理地址
▪ 物理地址（绝对地址，实地址）：内存中 存储单元的地址。物理地址可直接寻址。
《存储器管理》
3.地址变换
➢地址变换：将虚拟空间中已链接和划分 好的内容装入内存，并将虚拟地址映射 为内存地址的问题。称之为地址重定位 或地址映射。
➢实现地址映射的方式（对可执行程序）：
静态重定位 动态重定位
《存储器管理》
静态重定位
▪ 在可执行文件中，列出各个需要重定位的地址单 元和相对地址值。当用户程序被装入内存时，一 次性实现逻辑地址到物理地址的转换，以后不再 转换（一般在装入内存时由软件完成）。即：装 入时根据所定位的内存地址去修改每个重定位地 址项，添加相应偏移量。
在这种管理方式下，存储器利用率极低， 仅能用于单用户单任务的操作系统，不能用 于多用户系统和单用户多任务系统中。
《存储器管理》
单一连续分配仅适用于 单道程序设计环境，处 理机、主存都不能得到 充分的利用。
第3章 存储器管理
主讲：周文强 课程：操作系统
《存储器管理》
本章内容：
3.1 存储器管理概述 3.2 单一连续分配管理方式 3.3 分区存储管理方式 3.4 覆盖技术与对换技术
《存储器管理》
3.1 存储管理概论
★存储器是计算机系统的重要资源之一，存储管理 直接影响系统性能。因为任何程序和数据以及各 种控制用的数据结构都必须占用一定的存储空间
▪ 缺点
➢ 需要硬件支持（通常是CPU），OS实现较复 杂。它是虚拟存储的基础。
《存储器管理》
3.1.4 各种存储管理方式
对内存的存储管理方式，根据是否把作业 全部装入，全部装入后是否分配到一个连续 的存储区域，可以分为如下几种管理方式：
《存储器管理》
《存储器管理》
3.2 单一连续分配管理方式
《存储器管理》
3.1.2 存储器管理的主要功能
➢内存的分配和回收（静态、动态） ➢地址变换
逻辑地址→物理地址 转换方式：
➢静态重定位，程序（作业）装 入时实现地址转换的一次完成 ➢动态重定位，（必须借助硬件 实现），CPU访问程序指令和数 据之前实现地址转换
《存储器管理》
➢内存的共享 l 主存储器资源的共享 l 某一主存区域的共享
★存储器由内存和外存组成。 ★内存：也称主存，是CPU能直接存取指令和数据
的存储器。
《存储器管理》
存储器分类
内存
《存储器管理》
硬盘
缓存的引入
➢用于解决主存访问速度与CPU处理速度不 相匹配的一种部件（由集成于CPU芯片中 的专门的高速存取电路实现）。
➢或用于解决辅存访问速度与CPU处理速度 不相匹配的一种部件（由主存的一部分实 现）。
▪ 实现动态地址映射必须有硬件的支持，并有一定 的执行时间延迟。现代计算机系统中都采用动态 地址映射技术。
《存储器管理》
动态重定位优缺点
▪ 优点：
➢ OS可以将一个程序分散存放于不连续的内存 空间，可以移动程序，有利用实现共享。
➢ 能够支持程序执行中产生的地址引用，如指针 变量（而不仅是生成可执行文件时的地址引 用）。
程序和数据必 须先移到内存， 才能被CPU访问
存储器管理
▪ 存储管理
➢ 是操作系统的重要组成部分，负责管理计算机 系统的重要资源——主存储器
➢ 主要内容包括：
主存储空间的分配和去配 地址转换和存储保护 主存储空间共享 主存储空间扩充
操作系统核心 用户区域
➢ 存储管理主要针对主存储器中用户区域进行管 理，同时，也包括对辅存储器的管理。
最早出现的一种存储管理方式。
➢在主存中仅驻留一道程序，整个用户区为 一用户独占。当用户作业空间大于用户区 时，该作业不能装入。
➢这种分配方式仅能用于单用户、单任务的 操作系统中，不能用于多用户系统和单用 户多任务系统中。
《存储器管理》
3.2.1 基本原理
在单用户连续存储管理方式下，内存中仅 驻留一道程序，整个用户区被一用户独占。1、 1、当用户作业空间大于用户区时，该作业不 能装入。 2、当用户作业空间小于用户区时，剩余的一 部分空间实际上被浪费掉了。
➢需要解决缓存内容与原内容不一致的问题
《存储器管理》
内存的在系统中的地位
CPU
内存
I/O 系统
外设
内存在计算机系统中的地位
《存储器管理》
存储器存取 时间减少
存储器存取 速度加快
每位存储器 成本增加
存储器容量 减少
3.1.1 存储体系
高速缓存器
内存
程序和数据 可以被CPU
直接存取
外存 三级存《储存储器器管结理构》
《存储器管理》
动态重定位
▪ 动态重定位是在程序执行时由系统硬件完成从逻 辑地址到物理地址的转换的。
▪ 动态重定位是由硬件地执行时完成的，程序中不 执行的程序就不做地址映射的工作，这样节省了 CPU的时间。重定位寄存器的内容由操作系统用 特权指令来设置，比较灵活。
➢内存的保护 防止操作系统和各用户程序在主存储 器中各存储区域访问时相互干扰
l 保护操作系统占有的主存区 l 保护各程序的私有主存区 l 保护可供多个程序访问的主存共享区 ➢内存的扩充
《存储器管理》
3.1.3 地址变换
为使程序正确执行。一个程序装入内存， 要进行逻辑地址到物理地址的重定位，实 现从逻辑地址到物理地址的变换，重定位 可分为静态重定位和动态重定位。
▪ 评价:
➢ 优点：不需硬件支持，可以装入有限多道程序 ➢ 缺点：一个程序通常需要占用连续的内存空间，程序
装入内存后不能移动。不易实现共享。
《存储器管理》
0
Relocation 150
Table
...
jmp 150 100
2000
150 ...
jmp 2150 2100
▪ 说明：重定位表中列出所有修改的位置。如：重定位表的 150表示相对地址150处的内容为相对地址(即100为从0起头 的相对位置)。在装入时，要依据重定位后的起头位置(2000) 修改相对地址。
《存储器管理》
1.逻辑地址
逻辑地址（相对地址，虚地址）：用户的 程序经过汇编或编译后形成目标代码，目 标代码通常采用相对地址的形式。
其首地址为0，其余指令中的地址都相对于首地 址来编址。
不能用逻辑地址在内存中读取信息。
《存储器管理》
2.物理地址
▪ 物理地址（绝对地址，实地址）：内存中 存储单元的地址。物理地址可直接寻址。
《存储器管理》
3.地址变换
➢地址变换：将虚拟空间中已链接和划分 好的内容装入内存，并将虚拟地址映射 为内存地址的问题。称之为地址重定位 或地址映射。
➢实现地址映射的方式（对可执行程序）：
静态重定位 动态重定位
《存储器管理》
静态重定位
▪ 在可执行文件中，列出各个需要重定位的地址单 元和相对地址值。当用户程序被装入内存时，一 次性实现逻辑地址到物理地址的转换，以后不再 转换（一般在装入内存时由软件完成）。即：装 入时根据所定位的内存地址去修改每个重定位地 址项，添加相应偏移量。
在这种管理方式下，存储器利用率极低， 仅能用于单用户单任务的操作系统，不能用 于多用户系统和单用户多任务系统中。
《存储器管理》
单一连续分配仅适用于 单道程序设计环境，处 理机、主存都不能得到 充分的利用。
第3章 存储器管理
主讲：周文强 课程：操作系统
《存储器管理》
本章内容：
3.1 存储器管理概述 3.2 单一连续分配管理方式 3.3 分区存储管理方式 3.4 覆盖技术与对换技术
《存储器管理》
3.1 存储管理概论
★存储器是计算机系统的重要资源之一，存储管理 直接影响系统性能。因为任何程序和数据以及各 种控制用的数据结构都必须占用一定的存储空间
▪ 缺点
➢ 需要硬件支持（通常是CPU），OS实现较复 杂。它是虚拟存储的基础。
《存储器管理》
3.1.4 各种存储管理方式
对内存的存储管理方式，根据是否把作业 全部装入，全部装入后是否分配到一个连续 的存储区域，可以分为如下几种管理方式：
《存储器管理》
《存储器管理》
3.2 单一连续分配管理方式
《存储器管理》
3.1.2 存储器管理的主要功能
➢内存的分配和回收（静态、动态） ➢地址变换
逻辑地址→物理地址 转换方式：
➢静态重定位，程序（作业）装 入时实现地址转换的一次完成 ➢动态重定位，（必须借助硬件 实现），CPU访问程序指令和数 据之前实现地址转换
《存储器管理》
➢内存的共享 l 主存储器资源的共享 l 某一主存区域的共享
★存储器由内存和外存组成。 ★内存：也称主存，是CPU能直接存取指令和数据
的存储器。
《存储器管理》
存储器分类
内存
《存储器管理》
硬盘
缓存的引入
➢用于解决主存访问速度与CPU处理速度不 相匹配的一种部件（由集成于CPU芯片中 的专门的高速存取电路实现）。
➢或用于解决辅存访问速度与CPU处理速度 不相匹配的一种部件（由主存的一部分实 现）。
▪ 实现动态地址映射必须有硬件的支持，并有一定 的执行时间延迟。现代计算机系统中都采用动态 地址映射技术。
《存储器管理》
动态重定位优缺点
▪ 优点：
➢ OS可以将一个程序分散存放于不连续的内存 空间，可以移动程序，有利用实现共享。
➢ 能够支持程序执行中产生的地址引用，如指针 变量（而不仅是生成可执行文件时的地址引 用）。
程序和数据必 须先移到内存， 才能被CPU访问
存储器管理
▪ 存储管理
➢ 是操作系统的重要组成部分，负责管理计算机 系统的重要资源——主存储器
➢ 主要内容包括：
主存储空间的分配和去配 地址转换和存储保护 主存储空间共享 主存储空间扩充
操作系统核心 用户区域
➢ 存储管理主要针对主存储器中用户区域进行管 理，同时，也包括对辅存储器的管理。
最早出现的一种存储管理方式。
➢在主存中仅驻留一道程序，整个用户区为 一用户独占。当用户作业空间大于用户区 时，该作业不能装入。
➢这种分配方式仅能用于单用户、单任务的 操作系统中，不能用于多用户系统和单用 户多任务系统中。
《存储器管理》
3.2.1 基本原理
在单用户连续存储管理方式下，内存中仅 驻留一道程序，整个用户区被一用户独占。1、 1、当用户作业空间大于用户区时，该作业不 能装入。 2、当用户作业空间小于用户区时，剩余的一 部分空间实际上被浪费掉了。
➢需要解决缓存内容与原内容不一致的问题
《存储器管理》
内存的在系统中的地位
CPU
内存
I/O 系统
外设
内存在计算机系统中的地位
《存储器管理》
存储器存取 时间减少
存储器存取 速度加快
每位存储器 成本增加
存储器容量 减少
3.1.1 存储体系
高速缓存器
内存
程序和数据 可以被CPU
直接存取
外存 三级存《储存储器器管结理构》