1、操作系統教程(第5版)第4章 存儲管理高等教育出版社 2014年1月笫四章 存儲管理4.1 存儲器工作原理 4.2 連續存儲管理 4.3 分頁存儲管理 4.4 分段存儲管理 4.5 虛擬存儲管理 4.6存儲管理方案和虛存頁面替換算法小結4.7 Linux虛擬存儲管理 存儲管理的功能分配和去配：抽象和映射：隔離和共享：存儲擴充：4.1 存儲器工作原理 4.1.1存儲器層次 4.1.2地址轉換與存儲保護 4.1.1 存儲器層次寄存器高速緩存內存儲器磁盤緩存固定磁盤可移動存儲介質各級存儲器性能4.1.2 地址轉換與存儲保護(1)程序的編譯、鏈接、裝載和執行 鏈接動態重定位靜態重定位源程序模塊1源程序

2、模塊2源程序模塊n目標代碼1目標代碼2目標代碼n可重定位目標代碼(裝載代碼)(外存)編譯裝載執行程序名字空間邏輯地址空間物理地址空間可執行二進代碼(內存)靜態鏈接系統庫可執行二進代碼(內存) 動態鏈接系統庫編譯、鏈接、裝載(1)編譯程序負責記錄引用發生的位置，編譯或匯編的結果產生相應的多個目標代碼模塊，每個都附有供引用使用的內部符號表和外部符號表。符號表中依次給出每個符號名及在本目標代碼模塊中的名字地址，在模塊被鏈接時進行轉換。 鏈接需要解析內部和外部符號表，把對符號名字引用轉換為數值引用，要轉換每個涉及名字地址的程序入口點和數據引用點成為數值地址。裝入時根據指定的內存塊首地址，再次修改和調整

3、被裝載模塊中的每個邏輯地址，將邏輯地址綁定到物理地址。 編譯、鏈接、裝載(2)鏈接程序（linker）的作用是根據目標模塊之間的調用和依賴關系，將主調模塊、被調模塊、以及所用到的庫函數裝配和鏈接成一個完整的可裝載執行模塊。根據程序鏈接發生的時刻和鏈接方式，可分成三種： (1)靜態鏈接 (2)動態鏈接 (3)運行時鏈接編譯、鏈接、裝載(3)裝載程序（loader）把可執行程序裝入內存方式有三種：(1)絕對裝載。裝載模塊中的指令地址始終與其內存中的地址相同，即在模塊中出現的所有地址都是內存絕對地址。(2)可重定位裝載。根據內存當時使用情況，決定將裝載代碼模塊放入內存的物理位置。模塊內使用的地址都是

4、相對地址。(3)動態運行時裝載。為提高內存利用率，裝入內存的程序可換出到磁盤上，適當時候再換入到內存中，對換前后程序在內存中的位置可能不同，即允許進程的內存映像在不同時候處于不同位置，此時模塊內使用的地址必為相對地址。編譯、鏈接、裝載(4)可執行程序邏輯地址轉換 （綁定）為物理地址的過程稱地址重定位 、地址映射或地址轉換，基于上述程序裝載方式，可區分三種地址重定位。() 靜態地址重定位() 動態地址重定位( 3 ) 運行時鏈接地址重定位存儲保護涉及：防止地址越界和控制正確存取。各道程序只能訪問自己的內存區而不能互相干擾，必須對內存中的程序和數據進行保護，以免受到其他程序有意或無意的破壞。可對進

5、程執行時所產生的所有內存訪問地址進行檢查，確保進程僅訪問它自己的內存區，這就是地址越界保護，越界保護依賴于硬件設施，常用的有：界地址和存儲鍵。進程訪問分配給自己的內存區時，要對訪問權限進行檢查，如允許讀、寫、執行等，從而確保數據的安全性和完整性，防止有意或無意的誤操作而破壞內存信息，這就是信息存取保護。4.2 連續存儲空間管理4.2.1 固定分區存儲管理 4.2.2 可變分區存儲管理 4.2.3 內存不足的存儲管理技術4.2.1 固定分區存儲管理固定分區存儲管理的基本思想：固定分區存儲管理的數據結構：作業進入固定分區排隊策略： 固定分區存儲管理地址轉換和存儲保護 B下限寄存器邏輯地址CPU絕對

6、地址操作系統區用戶分區1用戶分區2用戶分區3B+L2上限寄存器B+L2越界中斷用戶分區4用戶分區5用戶分區64.2.2 可變分區存儲管理 可變分區 存儲管理是按作業的實際大小來劃分分區，且分區個數也是隨機的,實現多個作業對內存的共享，進一步提高內存資源利用率。 可變分區方式內存分配示例操作系統作業1空閑區作業2空閑區4KB10KB46KB52KB128KB操作系統作業1空閑區作業2空閑區4KB10KB40KB46KB52KB128KB作業3操作系統作業1空閑區4KB10KB40KB128KB作業3可變分區存儲管理數據結構 可變分區內存分配表可由兩張表格組成，“已分配區表”“未分配區表”可變分區

7、回收算法 A X B A B A X A X B B x 變為變為變為變為X終止前X終止后鏈表空閑區管理方法空閑區開頭單元存放本空閑區長度及下個空閑區起始地址,把所有空閑區都鏈接起來,設置第一塊空閑區地址指針,讓它指向第一塊空閑區地址。申請空閑區;歸還空閑區。可變分區管理分配算法1） 最先適應分配算法 2） 下次適應分配算法3) 最優適應分配算法 4） 最壞適應分配算法5) 快速適應分配算法 可變分區地址轉換與存儲保護 基址基址寄存器邏輯地址CPU絕對地址操作系統區空閑分區1用戶作業1空閑分區2限長限長寄存器限長越界中斷多對基址/限長寄存器 進程B虛CPU進程A虛CPU物理內存進程A私有空間進

8、程B私有空間共享區重定位寄存器1限長寄存器1重定位寄存器2限長寄存器2重定位寄存器1限長寄存器1重定位寄存器2限長寄存器2 多對重定位寄存器支持內存共享4.2.3內存不足的存儲管理技術 操作系統作業1空閑區作業2空閑區作業3空閑區操作系統作業1作業2作業3空閑區操作系統作業1作業2作業3空閑區作業41.移動技術有關移動問題討論移動條件移動時機移動算法2. 對換技術(1)對換的作用對換進程選擇UNIX對換器對換技術(2)為平衡系統負載，通過選擇一個進程，把其暫時移出到磁盤，騰出空間給其他進程使用，同時把磁盤中的某個進程再換進內存，讓其投入運行，這種互換稱對換。把時間片耗盡或優先級較低的進程換出，因為短時間內它們不會被投入運行； 數據區和堆棧是進程運行時