第3章存储管理ppt课件

1、第3章 存储管理1、了解存储管理的目的和功能；了解虚拟存储器、地址重定位等概念；2、分区存储管理：了解分区存储的各种方式固定、可变、浮动、多重分区；存储“扩展技术：覆盖与交换；3、页式存储管理：掌握分页管理的原理，利用PMT实现地址变换；掌握恳求式分页机制、页面淘汰算法；4、了解段式存储管理的特点；了解段页式存储管理的优点。 第3章 存储管理3.1 存储管理的功能3.1.1 分级存储构造高速缓存 (一级缓存 二级缓存 cache) | Bus V主存 RAM ROM | Bus V外存 光磁盘等CPU直接访问3.1.2 存储管理的功能存储分配与管理 多进程, 包括OS, 动态地址重定位静态,

2、动态 逻辑地址物理地址存储维护互不干涉 软硬结合, 空指针存储扩展硬盘内存 时间换取空间内存有限, 小内存运转多作业,大作业3.2 地址重定位系统区 OS 用户区1 名空间 地址空间 存储空间符号逻辑地址 物理地址源程序目的模块 绝对地址 相对地址重定位 map2 静态重定位绝对地址 = 相对地址 + 起始地址程序执行之前 地址重定位 DOS程序3 动态重定位 运转期间 硬件支持 进程的代码数据在内存外存中挪动, 动态装入3.3 分区存储管理3.3.1 单一延续区管理DOS 单义务 OS 将一切空闲内存分配给程序3.3.2 分区存储管理 多义务 多道内存分区, 每一义务占一个分区1 静态(固定

3、)分区内存分成大小不同的区域, 可运转不同大小的作业简单, 浪费内碎片2 动态(可变)分区利用表格记录已分配区和空闲分区查空闲分区表-分配内存-运转-终了-释放内存, 放入空闲分区表, 相邻空闲分区合并空闲分区分配算法i) 最正确顺应算法空闲分区从小到大排序, 保管大空闲区ii) 最差顺应算法分割最大空闲区, 比较一次, 剩余空间任可运转作业iii) 初次顺应算法 地址由低到高找, 保管高地址空间 三种算法都会产生不能运转任何程序的小空闲区, 不延续, 即碎片 fragmentation，外碎片。 最小粒度G：内存分配单位n动态重定位式分区分配n进程地址空间可挪动, 使空闲区可合并从而消除外碎

4、片n进程终了时合并或分区不够大时合并n多重分区n作业分段, 代码段 数据段 堆栈段 n动态加载, 物理地址空间可不延续,n消除碎片, 便于共享n进一步开展成虚拟存储管理技术3.4 覆盖和交换3.4.1 覆盖 Overlay 小内存运转大作业将作业分成模块(程序段), 按功能援用关系构成一种树型构造, 同层为覆盖段.同层取最大设置分区大小DOS COMMAND即采用了覆盖技术低端常驻, 高端暂驻,可覆盖同层可相互覆盖那么此作业需20+40+60+40=160K3.4.2 交换 swapping不运转的作业( 如时间片用完或其他缘由), 映象调至硬盘的交换文件区, 文件, 让出内存供其他作业运用.

5、 当OS再次调度该进程运转时, 再从交换区调入内存, 换进换出 (Roll-in, Roll-out)现代OSWin9x - win386.swpWinNT, 2k, XP - pagefile.sysUNIX - 交换区DOS + BC.EXE - TC0001.SWP信息交换量大, 开销大虚拟存储管理动态地址映象, 交换技术软件+硬件 虚地址实地址虚地址大小限制:1 CPU寻址机构80386 232=4GB, 地址变换分段246=64TB2 外存大小3.5 分页存储管理恳求式页面存储管理1 原理a 分配方式内存分块, 作业分页, 块页大小一样b 建立页面映象表(PMT)页号 块号 形状页能

6、否在内存及在哪一块c 地址转换虚地址重定位(动态), 可不延续页号和偏移量 块号和偏移量缺页处置分页系统根本的地址变换机构页表寄存器页表始址页表长度页号(3)页内地址逻辑地址L越界中断1块号b页表页号012物理地址3具有快表TLB的地址变换机构页表寄存器页表始址页表长度页号页内地址逻辑地址L越界中断块号b页表页号页号输入寄存器块号bb快表d物理地址2 页面淘汰算法l内存有限, 存放作业的活动页.l当发生一条不在活动页的指令时, 那么需硬件机构及效力程序实现物理页的调入调出操作.l无空闲块时, 淘汰某页, 采用算法.l算法不合理时, 某些页会在内外存间频繁调入调出, 即抖动(Thrashing)

7、.l进程越多, 抖动越严重n最正确淘汰算法n永远不再运用的页 实现困难n先进先出FIFO算法n顺序访问地址效率高, 假设有循环效率低n最近最少运用LRU(Least Recently Used)n程序部分性原理n最少运用LFU(Least Frequently Used) 假定系统为某进程分配了三个物理块， 并思索有以下的页面号援用串：7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，1 进程运转时， 先将7，0，1三个页面装入内存。 以后， 当进程要访问页面2时， 将会产生缺页中断。此时OS根据最正确置换算法， 将选择页面7予以淘汰。 利用最正确页面置换算法时的置换

8、图利用FIFO置换算法时的置换图最近最久未运用LRU(Least Recently Used)置换算法3.6 分段存储管理1 原理分配方式: 作业按模块分段, 段长不同代码段, 数据段, 堆栈段按段分配内存, 段间可不延续建立段表 段号, 段长, 基址, 形状, 权限等地址转换作业段号s, 偏移d 物理地址硬件支持2 共享和维护 例：两个作业进程共享一个sort过程，内存中只需一个付本2 共享和维护a. 段表限制, 越界维护 长度b. 访问权限控制 共享c. 特权级 root用户义务权益大, 可访问低权益段, 缓冲区溢出攻击3 优点: 长度可变, 便于共享, 虚拟内存缺陷: 碎片, 段长度受内存大小限制, 缺段处置3.7 段页式存储管理页式内存利用率，无外部