1、操作系統(tǒng)教程(第5版)第4章 存儲(chǔ)管理高等教育出版社 2014年1月笫四章 存儲(chǔ)管理4.1 存儲(chǔ)器工作原理 4.2 連續(xù)存儲(chǔ)管理 4.3 分頁存儲(chǔ)管理 4.4 分段存儲(chǔ)管理 4.5 虛擬存儲(chǔ)管理 4.6存儲(chǔ)管理方案和虛存頁面替換算法小結(jié)4.7 Linux虛擬存儲(chǔ)管理 存儲(chǔ)管理的功能分配和去配：抽象和映射：隔離和共享：存儲(chǔ)擴(kuò)充：4.1 存儲(chǔ)器工作原理 4.1.1存儲(chǔ)器層次 4.1.2地址轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)保護(hù) 4.1.1 存儲(chǔ)器層次寄存器高速緩存內(nèi)存儲(chǔ)器磁盤緩存固定磁盤可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)各級(jí)存儲(chǔ)器性能4.1.2 地址轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)保護(hù)(1)程序的編譯、鏈接、裝載和執(zhí)行 鏈接動(dòng)態(tài)重定位靜態(tài)重定位源程序模塊1源程序

2、模塊2源程序模塊n目標(biāo)代碼1目標(biāo)代碼2目標(biāo)代碼n可重定位目標(biāo)代碼(裝載代碼)(外存)編譯裝載執(zhí)行程序名字空間邏輯地址空間物理地址空間可執(zhí)行二進(jìn)代碼(內(nèi)存)靜態(tài)鏈接系統(tǒng)庫可執(zhí)行二進(jìn)代碼(內(nèi)存) 動(dòng)態(tài)鏈接系統(tǒng)庫編譯、鏈接、裝載(1)編譯程序負(fù)責(zé)記錄引用發(fā)生的位置，編譯或匯編的結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的多個(gè)目標(biāo)代碼模塊，每個(gè)都附有供引用使用的內(nèi)部符號(hào)表和外部符號(hào)表。符號(hào)表中依次給出每個(gè)符號(hào)名及在本目標(biāo)代碼模塊中的名字地址，在模塊被鏈接時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 鏈接需要解析內(nèi)部和外部符號(hào)表，把對(duì)符號(hào)名字引用轉(zhuǎn)換為數(shù)值引用，要轉(zhuǎn)換每個(gè)涉及名字地址的程序入口點(diǎn)和數(shù)據(jù)引用點(diǎn)成為數(shù)值地址。裝入時(shí)根據(jù)指定的內(nèi)存塊首地址，再次修改和調(diào)整

3、被裝載模塊中的每個(gè)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(jù)目標(biāo)模塊之間的調(diào)用和依賴關(guān)系，將主調(diào)模塊、被調(diào)模塊、以及所用到的庫函數(shù)裝配和鏈接成一個(gè)完整的可裝載執(zhí)行模塊。根據(jù)程序鏈接發(fā)生的時(shí)刻和鏈接方式，可分成三種： (1)靜態(tài)鏈接 (2)動(dòng)態(tài)鏈接 (3)運(yùn)行時(shí)鏈接編譯、鏈接、裝載(3)裝載程序（loader）把可執(zhí)行程序裝入內(nèi)存方式有三種：(1)絕對(duì)裝載。裝載模塊中的指令地址始終與其內(nèi)存中的地址相同，即在模塊中出現(xiàn)的所有地址都是內(nèi)存絕對(duì)地址。(2)可重定位裝載。根據(jù)內(nèi)存當(dāng)時(shí)使用情況，決定將裝載代碼模塊放入內(nèi)存的物理位置。模塊內(nèi)使用的地址都是

4、相對(duì)地址。(3)動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝載。為提高內(nèi)存利用率，裝入內(nèi)存的程序可換出到磁盤上，適當(dāng)時(shí)候再換入到內(nèi)存中，對(duì)換前后程序在內(nèi)存中的位置可能不同，即允許進(jìn)程的內(nèi)存映像在不同時(shí)候處于不同位置，此時(shí)模塊內(nèi)使用的地址必為相對(duì)地址。編譯、鏈接、裝載(4)可執(zhí)行程序邏輯地址轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換，基于上述程序裝載方式，可區(qū)分三種地址重定位。() 靜態(tài)地址重定位() 動(dòng)態(tài)地址重定位( 3 ) 運(yùn)行時(shí)鏈接地址重定位存儲(chǔ)保護(hù)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(nèi)存區(qū)而不能互相干擾，必須對(duì)內(nèi)存中的程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，以免受到其他程序有意或無意的破壞。可對(duì)進(jìn)

5、程執(zhí)行時(shí)所產(chǎn)生的所有內(nèi)存訪問地址進(jìn)行檢查，確保進(jìn)程僅訪問它自己的內(nèi)存區(qū)，這就是地址越界保護(hù)，越界保護(hù)依賴于硬件設(shè)施，常用的有：界地址和存儲(chǔ)鍵。進(jìn)程訪問分配給自己的內(nèi)存區(qū)時(shí)，要對(duì)訪問權(quán)限進(jìn)行檢查，如允許讀、寫、執(zhí)行等，從而確保數(shù)據(jù)的安全性和完整性，防止有意或無意的誤操作而破壞內(nèi)存信息，這就是信息存取保護(hù)。4.2 連續(xù)存儲(chǔ)空間管理4.2.1 固定分區(qū)存儲(chǔ)管理 4.2.2 可變分區(qū)存儲(chǔ)管理 4.2.3 內(nèi)存不足的存儲(chǔ)管理技術(shù)4.2.1 固定分區(qū)存儲(chǔ)管理固定分區(qū)存儲(chǔ)管理的基本思想：固定分區(qū)存儲(chǔ)管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：作業(yè)進(jìn)入固定分區(qū)排隊(duì)策略： 固定分區(qū)存儲(chǔ)管理地址轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)保護(hù) B下限寄存器邏輯地址CPU絕對(duì)

6、地址操作系統(tǒng)區(qū)用戶分區(qū)1用戶分區(qū)2用戶分區(qū)3B+L2上限寄存器B+L2越界中斷用戶分區(qū)4用戶分區(qū)5用戶分區(qū)64.2.2 可變分區(qū)存儲(chǔ)管理 可變分區(qū) 存儲(chǔ)管理是按作業(yè)的實(shí)際大小來劃分分區(qū)，且分區(qū)個(gè)數(shù)也是隨機(jī)的,實(shí)現(xiàn)多個(gè)作業(yè)對(duì)內(nèi)存的共享，進(jìn)一步提高內(nèi)存資源利用率。 可變分區(qū)方式內(nèi)存分配示例操作系統(tǒng)作業(yè)1空閑區(qū)作業(yè)2空閑區(qū)4KB10KB46KB52KB128KB操作系統(tǒng)作業(yè)1空閑區(qū)作業(yè)2空閑區(qū)4KB10KB40KB46KB52KB128KB作業(yè)3操作系統(tǒng)作業(yè)1空閑區(qū)4KB10KB40KB128KB作業(yè)3可變分區(qū)存儲(chǔ)管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 可變分區(qū)內(nèi)存分配表可由兩張表格組成，“已分配區(qū)表”“未分配區(qū)表”可變分區(qū)

7、回收算法 A X B A B A X A X B B x 變?yōu)樽優(yōu)樽優(yōu)樽優(yōu)閄終止前X終止后鏈表空閑區(qū)管理方法空閑區(qū)開頭單元存放本空閑區(qū)長度及下個(gè)空閑區(qū)起始地址,把所有空閑區(qū)都鏈接起來,設(shè)置第一塊空閑區(qū)地址指針,讓它指向第一塊空閑區(qū)地址。申請(qǐng)空閑區(qū);歸還空閑區(qū)?？勺兎謪^(qū)管理分配算法1） 最先適應(yīng)分配算法 2） 下次適應(yīng)分配算法3) 最優(yōu)適應(yīng)分配算法 4） 最壞適應(yīng)分配算法5) 快速適應(yīng)分配算法 可變分區(qū)地址轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)保護(hù) 基址基址寄存器邏輯地址CPU絕對(duì)地址操作系統(tǒng)區(qū)空閑分區(qū)1用戶作業(yè)1空閑分區(qū)2限長限長寄存器限長越界中斷多對(duì)基址/限長寄存器 進(jìn)程B虛CPU進(jìn)程A虛CPU物理內(nèi)存進(jìn)程A私有空間進(jìn)

8、程B私有空間共享區(qū)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(duì)重定位寄存器支持內(nèi)存共享4.2.3內(nèi)存不足的存儲(chǔ)管理技術(shù) 操作系統(tǒng)作業(yè)1空閑區(qū)作業(yè)2空閑區(qū)作業(yè)3空閑區(qū)操作系統(tǒng)作業(yè)1作業(yè)2作業(yè)3空閑區(qū)操作系統(tǒng)作業(yè)1作業(yè)2作業(yè)3空閑區(qū)作業(yè)41.移動(dòng)技術(shù)有關(guān)移動(dòng)問題討論移動(dòng)條件移動(dòng)時(shí)機(jī)移動(dòng)算法2. 對(duì)換技術(shù)(1)對(duì)換的作用對(duì)換進(jìn)程選擇UNIX對(duì)換器對(duì)換技術(shù)(2)為平衡系統(tǒng)負(fù)載，通過選擇一個(gè)進(jìn)程，把其暫時(shí)移出到磁盤，騰出空間給其他進(jìn)程使用，同時(shí)把磁盤中的某個(gè)進(jìn)程再換進(jìn)內(nèi)存，讓其投入運(yùn)行，這種互換稱對(duì)換。把時(shí)間片耗盡或優(yōu)先級(jí)較低的進(jìn)程換出，因?yàn)槎虝r(shí)間內(nèi)它們不會(huì)被投入運(yùn)行； 數(shù)據(jù)區(qū)和堆棧是進(jìn)程運(yùn)行時(shí)