chap4(27-28)

内容回顾 文件的装入 以只有一个目标文件为例 F1 c 编译 F1 obj 链接 F1 exe 内存 装入 重定位 将装入模块中使用的逻辑地址修改为内存中存储的指令或数据的物理地址 重定位的实现 绝对装入方式 F1 exe 0 1 2 3 200LoadR1 2500 25009 特点 将逻辑地址作为存储的物理地址 缺点 适用于单道环境 内存利用率不高 重定位的实现 可重定位装入方式 F1 exe 1000 1001 3500 3501 内存 200LoadR1 25009 0 1 1200 3500 可重定位装入方式的特点 1 在程序装入过程中将逻辑地址修正为物理地址 2 物理地址 装入的起始地址 逻辑地址3 因在装入过程中已经确定了物理地址 因此进入内存后不能再移动 重定位的实现 重定位的实现 动态运行时装入方式 F1 exe 1000 1001 3500 3501 内存 200LoadR1 25009 0 1 1200 2500 1000 动态运行时装入方式的特点 1 为了提高运行速度 需要重定位寄存器的支持 2 在装入程序的同时将装入的起始地址写入重定位寄存器中 3 程序装入时使用的仍然是逻辑地址 而在程序运行时才将逻辑地址修改为物理地址 4 物理地址 重定位寄存器中的地址 逻辑地址5 装入内存的程序可以移动 将移动后的起始地址记入重定位寄存器 重定位的实现 4 1程序的装入和链接 程序的链接 源程序经编译 得到一组目标模块 对它们进行链接形成装入模块 链接 确定程序块中对外部的访问地址 链接有三种方式 静态链接方式 staticLinking 在程序运行之前 将几个目标模块及所需要的函数库 运行之前就装配成一个完整的装入模块 又称为可执行文件 以后不再拆开 4 1程序的装入和链接 将形成的装入模块装入内存 解决两个问题 A 模块组装后 目标模块2 n相对地址的修改 B 变换外部调用符号 例 CALLB转换为JSR 逻辑地址 模块AIf callBElsecallCReturn 模块BReturn 模块CReturn 0 L 1 0 M 1 0 N 1 三个目标文件 模块A If JSR L ElseJSRL MReturn 装入模块 K 模块BReturn 模块CReturn 4 1程序的装入和链接 装入时动态链接 Load timeDynamicLinking 目标模块在装入内存时 边装入边链接 装入目标模块时 若发生一个外部模块调用 则装入程序找到相应的目标模块装入内存 同时修改目标模块中的相对地址 优点 A 便于修改和更新 各个目标模块分散存放的 B 便于实现对目标模块的共享 三个目标模块 模块AIf 模块B JSR20000 else 模块C JSR30000 4 1程序的装入和链接 运行时动态链接 Run timeDynamicLinking 以上两种装入方式在装入时 一次装入所有目标模块 某些模块在本次执行过程中可能不使用 可以对模块的链接推迟到执行时 在执行过程中 发现被调用模块不在内存 由OS找到该模块并将之调入内存 并链接到调用模块上 优点 凡未被执行的目标模块 都不会被调入内存 从而加速程序的装入过程 并节省空间 三个目标模块 模块AIf 模块B JSR20000 4 2连续分配方式 连续分配方式 是指为一个用户程序分配一段连续的内存空间 单一连续分配 最简单的存储管理方式 任何时刻 主存中只有一个作业运行 因此 只能用于单用户 单任务的操作系统中 内存划分为两个区 A 系统区 供给OS使用 放在内存的低址部分 4 2连续分配方式 B 用户区 除系统区以外的内存空间 提供给用户使用 作业区 存放用户作业的区域 空闲区 用户作业占据用户区的一部分 其余部分为空闲区 系统区 空闲区 用户区 0ABC 作业区 4 2连续分配方式 由于主存只允许装入一个作业 所以等待装入内存的作业排成一个作业队列 当主存储器中无作业或一个作业执行结束 就可以让作业队列中的下一个作业装入内存 地址转换方式 静态重定位缺点 1 当作业执行中出现了某个等待事件 CPU处于空闲状态 不能被充分利用 4 2连续分配方式 2 一个作业独占主存中的用户区 当用户区中有空闲时 也不能被其他作业利用 降低了内存的使用效率 3 外围设备也不能被充分利用 存储保护机构的使用存储保护的目的 防止用户程序对操作系统的破坏 在单一连续分配方式中 现已经不使用存储保护机构 4 2连续分配方式 固定分区分配 最简单的可运行多道程序的存储管理方式 将内存用户空间划分为若干个固定大小的区域 每个分区只装入一道作业 分区的数量等于可并发的作业数 当有某分区空闲 可从外存的后备队列中选择出大小适当的作业放入该分区 4 2连续分配方式 划分分区的方法 分区大小相等 缺点 缺乏灵活性 程序太小 空间浪费 程序太大 空间不够而无法运行 分区大小不等 将内存划分为多个较小分区 适量的中等分区 少量的大分区 4 2连续分配方式 内存分配 需要的数据结构 为了便于内存管理 分配 回收 通常将分区按大小进行排队 并为之建立一张分区使用表 分区使用表中包含的数据项 分区号分区大小分区起始地址分区状态 是否已分配 分区分配给哪个作业 4 2连续分配方式 内存分配过程 当某用户作业请求装入内存内存分配程序 从分区使用表中找出一个能满足 大小 要求的 尚未分配的分区分配给该作业 将表项中状态置为 已分配 并记录作业名称 若没有找到大小足够的分区 则拒绝为该用户程序分配内存 4 2连续分配方式 内存回收过程 当某作业运行结束在分区使用表中按作业名找到相应的表项 作业名 结束的作业名 状态 已分配 将状态修改为 未分配 该分区变成一个空闲的分区 作业A 作业B 作业C 分区号 大小 起址 状态 1 12K 20K 1 2 32K 32K 1 作业 A B 3 64K 1 64K C 4 0 128K 128K 内存 分区使用表 4 2连续分配方式 4 2连续分配方式 地址转换方式 采用静态重定位方式 依据 每个分区只能放入一道作业 且作业在执行过程中不会改变存放区域 地址修正 物理地址 所在分区的始址 逻辑地址存储保护目的 保证作业在自己的分区中运行 4 2连续分配方式 保护方式 当某作业要使用CPU时 进程调度程序将该作业所在分区的起 止地址放入处理器中的下限寄存器和上限寄存器中 在执行该作业时 对每条指令访问的地址进行核对 下限地址 物理地址 上限地址注意 一个作业让出处理器时 CPU会分配给另一个进程 注意修改界限寄存器的内容 4 2连续分配方式 固定分区存储管理示意 作业队列 主存 0abcd CPU 当前运行作业所在分区下限寄存器上限寄存器 2 b c 4 2连续分配方式 动态分区分配 在作业要求装入主存时 根据作业需要的主存量和当时主存空间使用情况来决定是否可以装入该作业 举例 某主存容量为2560K 其中操作系统占据400K 现依次有5个作业J1 J2 J3 J4 J5要求装入主存 他们对主存的要求量如下表所示 4 2连续分配方式 4 2连续分配方式 作业装入主存及执行结束后撤离情况如下 0400K2560K 初始状态 4 2连续分配方式 4 2连续分配方式 当J1 J2 J3均装入内存后 剩余的216K不够装入其他作业 主存中的3个作业并发执行 假设J2先执行完并归还空间 此时内存分配情况为 4 2连续分配方式 装入作业J4 此时内存情况如下 有两个空闲区 长度分别为300K和216K 但不能满