实存储器管理技术课件1

实存储器管理技术8.1引言一、存储体系存储器的层次结构：Cache主存磁盘二、主存管理1、主存分配系统区：用于存放操作系统用户区：用于装入并存放用户程序和数据2、存储管理目的充分利用内存，为并发执行提供存储基础自动装入用户程序解决程序空间比实际内存空间大的问题3、存储管理的任务内存空间的管理、分配与回收

存储共享

存储保护与安全内存“扩充”地址映射（地址重定位，地址变换）8.2固定分区一、基本概念预先把可分配的主存空间分割成若干个连续区域（称为分区）。每个分区的大小可以相同也可以不同，但分区大小固定不变，每个分区装一个且只能装一个作业分区4分区3分区2分区1操作系统二、内存管理设置存储分块表MBT：用于描述内存各分区使用情况的数据结构。分区号大小位置状态18K512K使用232K520K使用332K552K未用4128K584K未用5512K712K使用三、存储分配

要求XK大小分区取存储分块表第一项表结束？该分区未使用？分区大小XK？状态位置置“使用”向用户返回分区号

YN

YNN

Y无法分配取下一项四、存储回收给出分区号：把状态为由使用未用五、存储保护和重定位存储保护：使用上下界保护使用存储键保护——分区号即为存储键重定位：静态地址重定位六、优缺点优点：软件算法和硬件要求都比较简单缺点：主存利用率不高内部碎片：一个需要M个字的作业可能包含在

N个字的存储空间（NM），则N-M为内部碎片外部碎片：当某个存储空间空闲时，但对于等待的作业又太小，该空闲块为外部碎片。8.3可变分区的多道管理技术可变分区存储管理的概念数据基可变分区的分配与释放存储分配算法（最佳、最先、最坏适应法）存储器的紧缩与程序的浮动动态重定位的可变分区多道管理一、可变分区存储管理的概念在系统运行过程中建立分区，并且分区的大小和作业相符。特点：分区个数可变，分区大小可变主存中分布着个数和大小都是变化的自由分区或碎片二、数据库记录空闲区起始地址和长度存储分块表分开设置两个存储管理表：已分分区表和自由分区表自由存储块链两个存储管理表区号大小位置状态区号大小位置状态18K312K已分132K352K空闲232K320K已分2空3空3520K504K空闲4120K384K已分UBTFBT自由存储块链在每个已分配的分区和未分配的空白区中附上表格，然后用地址指针把所有空白区链接起来。在每个分区中，前末两个字用来存入下列有关信息：状态信息：1已分配 0空白区大小指针：只有空白区有1N+21N+2容纳N个字的作业0N+20N+2N个字可用前向指针后向指针已分分区自由分区三、分配和回收算法内存分配:动态分配内存回收：当某一块归还后，前后空间合并，修改内存空闲块表分配步骤：

从未分配表中找到一个足以容纳该作业的可用空白区（未分配区）

如果这个空白区比所要求的大，则将它分成两部分：一部部分成为已经分配的分区，剩余部分仍为空白区

修改两个存储表的有关信息，并回送一个所分配分区的序号或该分区的始址回收步骤：

检查回收的分区是否与空白区相邻接，如有则加以合并，使之成为一个连续的空白区

修改两张存储表F1空白R回收F1F2F1空白R回收F1F2空白R回收F1空白四、存储分配算法最先适应法最佳适应法最坏适应法1、最先适应法分配原则：最先适应法要求按空闲区首址递增的次序组织空闲区表或队列。当接到内存申请时，查空闲块表，找到第一个不小于请求的空闲块，将其分割并分配。优点：释放某一存储区，若与空闲区相邻，则合并后，无须改变该区在队列的位置。尽可能利用低地址，高地址处留有较大的空间。2、最佳适应法分配原则：按空闲区大小递增的次序组织空闲区表或队列。接到内存申请时，在空闲块表中找到一个不小于请求的最小空块进行分配优点：若系统中存在一个和申请区大小相同的空闲区，则必定被选中。若不存在这样的空闲区，选中的是满足要求的最小空闲区。用最小空间满足要求缺点：容易产生碎片。3、最坏适应法分配原则：最坏适应法要求空闲区按大小递减的次序组织空闲区表或队列。接到内存申请时，在空闲块表中找到一个不小于请求的最大空块进行分配优点：当程序装入内存中最大的空闲区剩下的空闲区较大，还能装较大的程序。当分割后空闲块仍为较大空块

例有一作业序列，要求用最先，最佳，最坏适应法分析哪种算法最合适。

abcdefgh16k14k5k30k作业A要求13K作业B要求15K作业C要求30K内存分布情况最先适应法

始址大小始址大小始址大小

a16Ka+13k3ka+13k3kc14Kc14Kc14Ke5Ke5Ke5Kg30kg30kg+15K15KABC无法分配最佳适应法

始址大小始址大小始址大小

e5kc+13k1kc+13k1kc14ke5ka+15k1ka16ka16ke5Kg30kg30kg30kAB始址大小c+13k1ka+15k1ke5KC最坏适应法

始址大小始址大小始址大小

g30kg+13k17ka16ka16ka16kc14kc14kc14ke5ka5ka5kg+28K2kABC无法分配五、存储器的紧缩和程序的浮动碎片问题和存储器的紧缩程序的浮动六、动态重定位的可变分区多道管理动态重定位动态重定位的硬件支持和软件算法 硬件支持：定位寄存器、加法器、 界地址寄存器软件算法：1.在某个分区被释放后立即紧缩。2.找不到足够大的空闲区再进行紧缩。优点：主存的使用更加灵活、更加有效便于实现动态链接提高了主存的利用率缺点：需要附加的硬件支持实现存储管理的软件算法比较复杂8.4多重分区（多对界地址）管理目前采用的多重分区分配，一般允许给一个作业分配二个分区，分别称为0界区和1界区，且各自由一对上、下界寄存器加以限定，采用动态重定位技术，利用下界寄存器作为重定位寄存器，而其上界可供检查地址越界用。8.5简单分页基本概念地址转换过程一、分页存储管理的基本概念等分主存：页架、页架号用户逻辑地址空间的分页：页、页号逻辑地址的表示：（页号p,页内地址d）分配原则：以页架为基本分配单位页表：页号、页架号分页系统中的地址结构：页号最大页数页内地址页架的大小页面尺寸应是2的幂二、分页系统中的地址转换分页系统中的地址转换是动态地址重定位。转换过程：1.将逻辑地址分离出页号，页内地址。2.以页架号为索引查页表，得该页在内存的页架号3.把页架号，页内地址（二进制形式）拼接成物理地址。分页系统中的地址转换举例一分页系统，页架的大小为1KB，逻辑地址为4101（十进制数）页表如下。要求把逻辑地址转换成物理地址页表0151172203394185224101=0001000000000101B得P=4，d=5由P=4查P=18物理地址拼接000100100000000101B=4805H

P

dP

d简单分页的优缺点优点：解决碎片（仅存最后一页页内零头）较好利用内存空间。缺点：页面的划分对用户是透明的。最后一页页内零头。8.6简单分段基本概念地址转换过程一、分段存储管理的基本概念进程的逻辑地址空间：按自然逻辑关系分段。程序的地址结构：（段号s、段内地址w）主存分配：以段为单位分配，一个段占连续主存空间，各段可不连续。段表：段号、段的长度、段在主存中的起始地址...0S工作区段[B]主程序段[M]......0EP子程序段[X]0K...CALL[X][E].........CALL[Y][F]CALL[A]116......0FL子程序段[Y]0116N数组[A]12345...操作系统.....B0SA0NY0LX0PM0K逻辑段号01234作业1的地址空间10003200500060008000PKSLN主存K3200P1500L6000N8000S5000长度段地址01234操作系统逻辑地址内存划分内存空间被动态的划分为若干个长度不相同的区域，这些区域被称为物理段，每个物理段由起始地址和长度确定段号段内地址二、分段系统中的地址转换把逻辑地址中段号取出来。按段号查找段表：取段长，段首地址。判断段内地址段长？不是，产生越界中断是，访问合法把段内地址加上段首址形成实地址二、分段系统中的地址转换

段号段内地址段表S´lSws+实地址虚地址举例

段长段起始地址020050014001000

21001400

39002000虚地址：（0，100），（1，500）完成实地址转换段表1.6002.越界8.7内核主存管理