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1、存储器的层次结构,500GB200MB/S,18GB12GB/S,512KB8MB400GB/S,重定位及其方式,1 逻辑地址(空间相对地址)符号名字空间 int a,b;a=10;逻辑地址空间(编译后目标程序的地址范围)2 存储空间(绝对地址)存储空间:所有物理存储单元的集合/物理地址的集合,源程序,目标代码,目标代码,名空间,逻辑地址空间,存储空间,os,重定位的概念,举例:教学计划及其实施,Load R1,106Add R1,108Store R1,110234128,程序A的代码,000100102104106108,Load R1,106Add R1,108Store R1,1102
2、34128,110611081110,逻辑地址,重定位分类:静态重定位,Load R1,106Add R1,108Store R1,110234128,程序A的代码,000100102104106108,Load R1,1106Add R1,1108Store R1,1110234128,静态重定位特点,优点无需硬件支持,OS装载时由软件实现缺点需要分配一个连续的存储空间用户需要事先确定所程序所需的存储量装载后不能在内存中移动,重定位分类:动态重定位,Load R1,106Add R1,108Store R1,110234128,程序A的代码,000100102104106108,Load R
3、1,106Add R1,108Store R1,110234128,重定位寄存器(位于CPU中),+,1000,动态重定位特点,优点不要求分配连续的存储空间,可按页或段分配用户作业可动态申请附加的存储空间,并可在内存中移动有利于程序段的共享缺点需要硬件的支持实现存储管理的软件算法比较复杂,存储器管理的功能,内存的分配和回收记录内存使用情况存储的按需分配存储的回收内存容量的“扩充”地址转换常采用动态重定位,需要硬件支持存储保护为了保护区域内信息不被破坏，必须实现存储保护。存储保护的工作必须由硬件和软件配合来实现。,存储分配方式,静态分配采用静态重定位方式装入时确定其在内存中的位置运行中不能再申请
4、内存运行中不能在内存中移动动态分配采用动态重定位方式装入时确定其在内存中的位置运行中可申请内存可在内存中移动,存储管理中的分配技术,连续分区管理,一,页式管理,段式管理,段页式管理,连续分区管理,存储管理:连续分配,一道作业的全部内容(程序和数据)装入到内存的一个连续存储区中,作业在执行过程中不会发生内存与外存交换的现象,作业的容量要受到物理内存容量的限制。属于实存管理技术四种方案单道连续区管理多道固定分区管理多道可变分区管理多道可重定位分区管理,1.单道连续区管理,存储管理:连续分配,000020KB100KB256KB,OS,用户程序需80KB存储空间,空闲区,一次只能装入一个作业,2.多
5、道固定分区管理,存储管理:连续分配,000020KB28KB44KB76KB140KB256KB,OS,分区大小不等,分区大小相等,000020KB40KB60KB80KB100KB120KB.256KB,OS,.,16KB,8KB,作业1 需14KB,32KB,64KB,作业2 需60KB,116KB,2.多道固定分区管理(续),存储管理:连续分配,需建立固定分区说明表,作业J1 需14KB,内零头(碎片)问题,作业J2 需60KB,作业J1 14KB,作业J2 60KB,作业J1 14KB,作业J2 60KB,物理内存,3.多道可变分区管理(概念),存储管理:连续分配,内存地址000020
6、KB256KB,OS,J1 需14KB,J2 需30KB,空闲区,已分配区,J3 需60KB,区大小14KB30KB60KB132KB,J4 需60KB,J5 需20KB,J1 14KBJ2 30KBJ3 60KBJ4 60KBJ5 20KB,外零头(碎片),3.多道可变分区管理(数据结构),存储管理:连续分配,000020KB256KB,OS,J1 需14KB,J2 需30KB,J3 需60KB,J4 需60KB,J5 需20KB,方案一:设置两张存储管理表,已分分区表UBT,空闲分区表FBT,3.多道可变分区管理(数据结构),存储管理:连续分配,方案二:空闲存储区链,Free指针,3.多道
7、可变分区管理(回收与合并),回收可能出现的四种情况,存储管理:连续分配,3.多道可变分区管理(分配算法),最佳适应算法总是找最接近作业大小的区分配需按分区大小排序最差适应算法总是找能装下作业的最大的区分配易发生大作业不能装入的情况首次适应算法按分区起始地址排序顺序找到第一个满足要求的分区就分下次适应算法按分区起始地址排列并构成一个环每次都从上次分配位置向后找到满足要求的分区分配,存储管理:连续分配,4.多道可重定位分区管理,避免出现“内零头”与“外零头”通过移动已分配区收集零头(需要耗费处理资源)采用动态重定位方式,作业在内存中移动后,只要改动重定位寄存器的值即可分配算法与可变分区基本相同,区
8、别在于“拼接”拼接的时机回收时拼接(拼接较频繁)不能满足分配时拼接(拼接次数较少)缺点需要硬件支持耗费处理机时间,存储管理:连续分配,分区的存储保护,界限寄存器方式处理机中设置上界和下界寄存器,处理机对每一条访存指令中的地址与界限寄存器比较,若不在上/下界间则产生越界中断,禁止访问。也可用基址/限长寄存器方式实现,OS,Job,80KB168KB,80KB,168KB,上界寄存器,下界寄存器,PSW,分区的存储保护,存储保护键可实现存/或取的单独保护可实现多个用户程序间更好的共享内存,内存,存储键,取保护位,CPU,程序状态字PSW,虚拟存储器,虚拟存储器是一种存储管理技术，用以完成用小的内存
9、实现在大的虚拟空间中程序的运行工作。为了给大作业用户提供方便,使它们摆脱对主存和辅存的分配和管理问题,由操作系统把多级存储器统一管理起来,实现自动覆盖。一个大作业在执行时,其一部分地址空间在主存,另一部分在辅存.因此,从效果来看,这样的系统,好象用户提供了存储容量比实际主存大得多的存储器,人们称这样的存储器为虚拟存储器。因为这样的存储器实际上并不存在而只是系统增加自动覆盖功能，给用户造成的一种幻觉,仿佛它有一个很大的主存供它使用。这是虚拟存储器的最初概念。,虚拟存储器(续),限制受CPU地址宽度的限制(32位地址可访问4GB的内存)受外存容量大小的限制硬件支持高速,大容量外存(如硬盘)一定容量的内存(若内存小,会频繁与外存交换,性能低)需要虚地址到实地址动态转换的硬件机构,
