第4章 存储管理

1、2内存功能：存放运行的程序及其数据内存功能：存放运行的程序及其数据为什么要设内存：速度要快到与为什么要设内存：速度要快到与CPU速度相匹配、容量要大到速度相匹配、容量要大到能装下程序及其数据、正常工作保持稳定可靠。经济和技术原能装下程序及其数据、正常工作保持稳定可靠。经济和技术原因，内存速度赶不上因，内存速度赶不上CPU速度，容量赶不上程序大小的增长。速度，容量赶不上程序大小的增长。内存工作方式内存工作方式：装入与退出装入与退出在此进行重定位在此进行重定位程序程序装入内存装入内存时完成时完成逻辑地址逻辑地址-物理地址物理地址程序装入内存时转换所有地址消耗程序装入内存时转换所有地址消耗CPUCP

2、U时间时间, ,程序移动比较困难。程序移动比较困难。 + 目的：目的：给用户进程提供一个巨大的虚拟存储空间给用户进程提供一个巨大的虚拟存储空间(虚存虚存) 手段：手段：利用外存和内存通过有关算法实现此虚空间利用外存和内存通过有关算法实现此虚空间 虚存存在依据虚存存在依据：程序局部性原理：程序局部性原理 在一段时间内程序的执行往往呈现局部性，即在一较短的时在一段时间内程序的执行往往呈现局部性，即在一较短的时间内，程序的执行仅局限于某个部分；相应地，它所访问地存间内，程序的执行仅局限于某个部分；相应地，它所访问地存储空间也局限于某个区域。储空间也局限于某个区域。 虚存：虚存：仅把作业的一部分装入内

3、存便可运行作业、具有请求仅把作业的一部分装入内存便可运行作业、具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。存储器系统。 虚存容量：虚存容量：由主存与辅存的容量之和确定，还受由主存与辅存的容量之和确定，还受CPU寻址位数寻址位数的限制，如的限制，如32位为位为4G。上下界保护法：上下界保护法：硬件方法。为每个进程设置硬件方法。为每个进程设置一对上、下界寄存器，存储程序的起始地址和一对上、下界寄存器，存储程序的起始地址和终止地址。越界则产生中断。终止地址。越界则产生中断。 保护键法：保护键法：软硬结合。软硬结合。(

4、1) 为每个被保护存储区分配为每个被保护存储区分配一个保护键，可保护对该存一个保护键，可保护对该存储区的读、写操作。储区的读、写操作。(2) 对每个进程赋予一个开关对每个进程赋予一个开关码，以控制进程对内存的读码，以控制进程对内存的读写权限。写权限。读写均被保护读写均被保护写被保护写被保护只具有只具有写权限写权限 界限寄存器与界限寄存器与CPU状态状态(用户态或核心态用户态或核心态)相相结合：结合：l用户态进程只能访问那些在界限寄存器所规定用户态进程只能访问那些在界限寄存器所规定范围内的内存部分，范围内的内存部分，l而核心态进程则可以访问整个内存区域。而核心态进程则可以访问整个内存区域。作业作

5、业2 2作业作业3 3作业作业4 4作业作业1 1OSOS碎片碎片 021427012记录每个进程的页面分配记录每个进程的页面分配情况。情况。1个进程个进程1张。张。进程号请求页面数页表始址页表长度状态120102420已分配234104434已分配318107818已分配421未分配空空间页间页面面数数指指针针指指针针NULL0123456789101112131401234567891011121314A.0A.1A.2A.301234567891011121314 A.0 A.1 A.2 A.3B.0B.1B.201234567891011121314 A.0 A.1 A.2 A.3B.

6、0B.1B.2 C.0 C.1 C.2 C.301234567891011121314A.0A.1A.2A.3C.0C.1C.2C.301234567891011121314 A.0 A.1 A.2 A.3 C.0 C.1 C.2 C.3D.0D.1D.2D.3D.4页式管理的虚地址由页式管理的虚地址由页号页号和和页内地址页内地址组成，页号占组成，页号占虚地址的高位部分，页内地址占低位部分。区分页虚地址的高位部分，页内地址占低位部分。区分页号和页内地址的依椐是号和页内地址的依椐是页的大小页的大小，96442048例例 对访问串：对访问串：1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，请计算当

7、，请计算当页面数分别为页面数分别为3和和4时，使用时，使用FIFO和和LRU置换算法的缺页率。置换算法的缺页率。M=3时时缺页缺页9次次*表示缺页表示缺页页面块号12341251234501*114*445*5555512*221*11113*3323*332*22224*4M=4时时缺页缺页10次次*表示缺页表示缺页页面块号12341251234501*111115*5554*412*222221*1115*23*333332*22234*444443*33例例 对访问串：对访问串：1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，请计算当，请计算当页面数分别为页面数分别为3和和4时，使用时，

8、使用FIFO和和LRU置换算法的缺页率。置换算法的缺页率。M=3时时缺页缺页10次次*表示缺页表示缺页页面块号12341251234501*114*445*553*3312*221*111114*423*332*222225*M=4时时缺页缺页10次次*表示缺页表示缺页页面块号12341251234501*11111111115*12*222222222223*3335*5554*434*444443*33页面块号12341251234501*114*445*553*4*5*12*221*111111123*332*222222LFU缺页缺页10次次*表示缺页表示缺页页面块号123412512

9、34501*111111113*3312*222222224*423*4*445*55555OPT缺页缺页7次次*表示缺页表示缺页页面块号12341251234501*114*445*553*3312*221*111114*423*332*222225*NRU缺页缺页10次次*表示缺页表示缺页程序程序主程序主程序子程序子程序1 1子程序子程序2 2栈栈数据数据逻辑空间逻辑空间 子程序子程序2 2主程序主程序栈栈数据数据OSOS 子程序子程序1 1物理空间物理空间B0SA0NY0LX0PM0KKSLN长度长度 段地址段地址操作系统操作系统+ +某段式存储管理中采用下表所示的段表某段式存储管理中采用下表所示的段表(1) 简述地址变换过程；简述地址变换过程；(2) 计算计算0,430，1,10，2,500，3,400，4,20，5,100的内的内存地址，其中方括号内的第一元素为段号，第二元素是段内地存