操作系统 内存管理 CCH09.ppt

1、Applied operating system concepts，module 9: memory management，背景logical versus physical address space Swapping(交换)Contiguous而且只有输入内存才能运行)input queue collection of processes on the disk that are waiting to be brought into memory for execution Ograms go through several steps(在用户程序运行之前需要经过很多步骤)、应用操作系统概

2、念、存储层、后台应用操作系统概念、主内存、系统区域(操作系统标准子程序。(2)地址转换：可执行文件创建的链接技术、程序加载时重新定位技术、流程运行时硬件和软件的地址转换技术和机构；(3)存储孔刘和保护：代码和数据孔刘，以及访问(读取、写入和执行)地址空间。(4)存储扩展：与存储的逻辑和物理组织相关。由应用程序控制的存储管理功能：复盖操作系统控制：交换(整个进程空间)、请求转入和预转入(部分进程空间)、应用程序加载和链接、源程序、编译、目标模块Applied operating sstandard地址转换1。存储空间地址空间目标程序用于访问信息的限定地址范围逻辑地址(相对地址)程序所使用的一系列

3、地址单元。物理地址(绝对地址)主内存中的一系列存储物理单元。地址空间是逻辑地址的集合。存储空间是物理地址的集合。一个是虚构的概念，一个是真实的物体。Applied Operating System Concepts、逻辑地址、物理地址和地址映射、Applied Operating System Concepts、地址映射、Applied Operating System Concepts，编译器生成绝对地址的目标代码，因此链接后生成的可执行文件直接使用内存的物理地址，加载时将程序和数据作为可执行文件的地址直接加载到内存中。此时，程序的逻辑地址与内存中的物理地址完全相同，因此不需要修改程序和数据

4、的地址(在这种情况下，实际上不需要重新定位地址)。Applied Operating System Concepts，可重新定位装载，优点：无需硬件支持即可加载有限数量的程序。缺点：一个程序通常占用连续的内存空间，一旦程序加载到内存中，就不能移动。共享不容易。列出需要重新定位到可执行文件的每个地址单元和相对地址值。用户程序加载到内存中时，逻辑地址一次转换为物理地址，以后不再转换(称为静态重新定位)。通常，软件在加载内存时执行。)，即根据加载时附着的内存地址修改每个重定目标地址条目，以添加相应的偏移。，将Applied Operating System Concepts、动态加载、加载模块加载到

5、内存中时，不立即将加载模块的相对地址解析为绝对地址，而是延迟这些地址转换，直到程序实际运行。因此，装载内存后，所有地址都保持为相对地址。Applied Operating System Concepts，动态加载，优点：操作系统可以将程序分布在不连续的内存空间中，移动程序和利用共享。可以支持程序运行生成的地址引用，例如指针变量(创建可执行文件时不包括地址引用)。缺点：需要硬件支持(通常是CPU，如重新部署寄存器)，操作系统实施更复杂。虚拟存储的基础。Applied Operating System Concepts、静态链接、静态链接在程序运行之前将目标模块和所需的库函数链接到整个可执行文件，

6、以后不再分解它们。将符号地址(symbolic address)写入目标模块，复盖可执行文件中直接用于指令的数字地址。所需任务：1)修改相对地址2)转换外部调用符号：将每个模块中使用的外部调用符号转换为相对地址，便于共享应用操作系统概念、静态链接图、目标模块、可执行文件和应用操作目标模块，加载内存时加载边链接。也就是说，如果在加载目标模块时发生外部模块调用事件，则加载程序会查找相应的外部目标模块，将其加载到内存中，并以绝对加载方式修改目标模块的相对地址。Applied Operating System Concepts、运行时动态链接、运行时链接。连接的孔刘代码通常称为动态链接库(DLL、Dy

7、namic-Link Library)或孔刘库(shared library)。Applied Operating System Concepts，运行时动态链接，优势孔刘：多个进程可以共享一个DLL，从而节省内存并减少文件交换。部分加载：进程可以徐璐将多个操作分配到其他DLL，只将与当前操作相对应的DLL加载到内存中，从而加快程序加载进程。便于修改本地代码。修改函数及其DLL，而无需重新编译或链接可执行文件，只要函数的接口参数(输入和输出)没有更改，即使代码升级和代码重用也是如此。轻松适应操作环境：调用多种DLL，可以适应多种使用环境并提供多种功能。例如：徐璐其他显卡只需供应商提供特定的DL

8、L，无需修改操作系统和应用程序。缺点：链接开销：运行程序时链接开销增加管理开销：程序由多个文件组成，从而提高管理复杂性。Applied Operating System Concepts，内部和外部内存数据交换内存扩展要求在程序运行过程中经常在内存和外部内存之间交换数据。控制数据流的最基本方法是用户程序自行控制的方法，典型的示例是叠加。复盖管理的目标是逻辑扩展内存，以缓解大容量操作和小内存之间的矛盾。复盖技术要求用户清楚地了解程序的结构，并指定每个程序段发送到内存的顺序。这是无法实现虚拟存储的初始主内存扩展方法。Applied Operating System Concepts、操作系统控制方

9、法、交换方法、请求传输方法预传输方法。交换技术的基本目的也是为了缓解内存不足的矛盾。利用外部内存空间(进程交换区)实现进程实体的完全交换，以满足用户进程的内存要求并运行多个程序。主要特征是进程运行的持久性、Applied Operating System Concepts、运行程序时要访问的段或数据段不在内存中时，操作系统会自动将相关程序段和数据段从外部内存导入内存。预转移是操作系统预计在不久的将来访问的程序段和数据段部分。在访问之前，选择适当的时间并将其移到内存中。为实现Applied Operating System Concepts、内存分配和可回收的高效内存利用，在设计内存分配和回收方

10、法时，必须考虑并确定以下策略和数据结构：1注册分配结构内存使用情况，分配程序可用的表单和关联列表。2确定进入部署策略内存的程序和数据在内存中的位置。applied operating system concepts，3交换策略；需要将程序段和数据传输到内存时，如果内存中没有足够的可用空间，交换策略将确定从内存中提取哪些程序段和数据段，从而释放足够的空间。4转入战略外部内存的程序段和数据段何时以及以何种方式进入内存。5回收策略何时回收以及回收的内存可用空间和现有内存可用空间曹征、Applied Operating System Concepts、内存信息孔刘和保护通用内存信息保护方法包括硬件方法

11、、软件方法、硬件和软件组合。1上下保护法：常用的硬件保护法。2保护密钥方法。3边界寄存器与CPU的用户或核心工作方式相结合的保护方法。applied operating system concepts，binding of instructions and data to memory，compile time(编译时间): if memory location knooknow(如果内存位置已知，则可以生成绝对代码。如果开始位置发生变化，则必须重新编译代码。)加载时间： must generate relocatable code if memory location is not know

12、n at compile time可重新定位代码)Execution time 3360 binding delayed until ruuntilneed hardware support for address maps(e . g .base and limit registers)。(如果运行时进程可以在内存中移动，则地址绑定将延迟到运行时。需要对地址映射(如主地址和限制寄存器)的硬件支持。address binding of instructions and data to memory addresses can happen at three different stages)，applied operating system concepts，appliedAlso referred to as virtual address(逻辑地址由CPU创建) :也称为虚拟空间。)physical address address seen by the memory unit。(物理地址内存设备读取的地址)Logical and physical addresses are The same in compile-time and lo