10000 1000 MOV ax , [2500] 11000 [12500]
2500
365 12500
12500 ＝ 10000+2500
物理地址
基地址
相对地址
C、动态重定位装入方式
装入模块中使用相对地址，装入时不变换地址， 在执行时才完成地址的变换 利用硬件地址变换机构 •方便了模块的动态装入 •动态重定位需特殊的硬件支持——重定位寄存器
（2）程序的链接
– 将任务所需的目标模块链接起来，形成一个完整 的装入模块 – 目标模块使用的地址是相对的，都是从0开始 – 形成统一地址空间的装入模块的过程——链接
0 0 0 目标模块 装入模块 0
A、静态链接
装入模块是完整的，包含所有的目标模块
B、装入时动态链接
装入模块并不包含所有目标模块 由系统装入程序在装入同时找到需要的其它模块，并链接
块号 0 1 … n 作业ID OS 作业1 … 作业n 状态 忙 闲 … 忙
（2）页表（PT）
每个作业一个，记录作业的 页与内存块的关系
页号 0 1 2
块号 2 10 4
页表在作业装入时创建，作业撤销时撤销。 作业被调度时，页表存放在页表控制寄存器PTCR中
（3）作业表（JT）
整个系统一个，记录所 有作业的页表情况。
作业 3 作业 1
作业 1
作业 2
作业 3 作业 4
分配算法（空白分区选择）
1、首次适应FF ( First Fit )
（1）将空白分区按地址递增顺序链接 （2）从链首开始查找适合的分区 （3）从选中的分区中分出所需的大小，其余部分 仍留在空白分区链表里
优先分配内存中低地址部分
优点：简单
缺点：在低地址部分会积累大量外零头
共享内存资源，程序并发执行； 共享内存中公共信息。
共 享
保 护
避免并发执行的程序相互干扰； 避免用户程序侵犯系统区。
三、地址变换
地址是以字节为单位的存储器编号 内存空间（绝对空间）：
整个系统内存从0开始以字节为单位编址——物理地址
程序空间（相对空间）：
程序由机器代码组成，以字节为单位，每个程序都从0开 始编址——逻辑地址
二、分页管理的基本方法
关键问题： 如何实现页到块的地址变换？
——通过页表实现。 用户程序 页号块号
0 1 2 n 0 3 1 m-2 2 1 n m-1
内存
0 1 2 …
页表
m
1. 页面地址转换
页面地址转换通过下述3种数据结构实现：
（1）存储分块表（MBT）
整个系统一个，记录所有 内存块的状况。
编译
装入 33600H 运行时动态链接
}
内存
2.4.2 连续分配存储管理
特点： – 为一个用户程序分配一个连续的内存空间 – 程序空间本来就是连续的 – 用连续的内存装入连续的程序，减少管理 工作的难度
可分为： – 单一连续区存储管理 – 分区存储管理
单一连续区存储管理
内存分为两个区域：系统区，用户区。
2.4 存储管理
存贮空间 保护 内存的分 配与管理
对主存储器 空间的管理
虚拟存 储技术
地址变换
存储器层次结构
寄存器(register) 命令处理程序 快速缓存(cache) DOS核心 内存(primary storage) 外存(secondary storage)
快速缓存：Cache 内存：DRAM, SDRAM, DRDRAM等； 外存：软盘、硬盘、光盘、磁带等；
JT 作业号 页表大小 页表始址 状态 已分配 J0 20 逻辑地址寄存器
J1
16
1024
已分配
2 页号
10 页内地址
PTCR 页表始址 页表大小
> 越界？
+
页号 块号
2
40
40 10 块号 块内地址 物理地址寄存器
J1的页表
例：设块大小为32，利用下面的页表，将逻辑 地址140变换为物理地址。 页号 块号 解： 0 6 1）逻辑地址——有效地址 1 7 页号＝INT[140/32]＝4 2 2 页内地址＝140%32＝12 3 4 2）查页表得到块号为5 4 5 3）物理地址＝5×32+12＝172 5 10
2、最佳适应BF ( Best Fit )
（1）将空白分区按大小递增顺序链接
（2）从链首开始查找适合的分区
选取最适合的空白分区
优点： 大分区保证 缺点： 效率不高 零头更小
3、最坏适应WF ( Worst Fit )
（1）将空白分区按大小递减顺序链接 （2）从链首开始分配分区
选取分区中最大的一个——最不适合的
存放
页
逻辑地址
非连续
地址映射
块
物理地址
一、分页管理的基本思想
页： 将逻辑地址空间划分为大小相同的块，称为
页或虚页面（Page）
块： 将实际物理空间划分为与页大小相等的块，
称为存储块或页框（Page Frame）
一个块可以装入一页 逻辑地址连续的页可以通过地址变换机构映射到 不连续的内存块中 优点: 没有外零头，仅有小于一个页面的内零头
12K
12000H 未分配
固定分区 (大小相同)
Operating System
8M 8M
固定分区 (多种大小)
Operating System 8M 2M 4M 6M
8M 8M 8M
8M
8M
12 M
•优点：易于实现，开销小。
•缺点：
–内零头造成浪费
–分区总数固定，限制了并发执行的程序数目
二、可变分区（动态分区）
2.4.1 存储管理的功能
内存的分配与管理
内存的共享与保护 地址变换
主存的“扩充”——虚拟内存
覆盖与交换技术
一、内存分配与管理
内存分配就是为进程分配内存空间，涉及以下问题： 管理内存分配表：记录分配情况、空闲情况等
放置策略
制定分配策略 调入策略 淘汰策略 制定内存划分方式 等分
不等分
二、内存共享与保护
2.4.3 覆盖与交换技术
引入原因： 在分区管理技术中，程序的地址空 间（逻辑地址空间）可能大于实际 存储器空间，使程序无法装入（无 法运行）。
覆盖（Overlay）
交换（Swapping）
一、覆盖（Overlay）
一段内存区可以先后被不同的程序段重复使用
初始段
常驻区 （非覆盖区） 覆盖区
处理段
虚空间大小 – 虚空间的逻辑大小 ＝ 可寻址范围 – 虚空间的实际大小 ＝ 内存＋外存对换区 例：32位操作系统的可寻址范围是232=4GByte
程序的装入和链接
从用户源程序到内存中可执行的代码将经历：
– 编译：
• 完成源程序从高级语言到机器可理解代码的转换 • 根据任务的需要可能形成若干相对独立的目标模块
如果要访问的页不在内存中
——缺页中断处理
对页表扩充：
让系统了解页面状态
页号
块号 存取控1 已修改过
修改位 外存地址
状态位： 0 不在内存
引用位： 0 未访问过 修改位： 0 未修改
缺页中断的处理过程 ：
页表 页号 状态位 块号
缺页中断
逻辑地址寄存器 相对地址 页号 页内地址 + 页表始址 页表大小 页表控制寄存器
作业号 页表大小 页表始址 状态 已分配 0 20 未分配 1 16 已分配 2 40
页面地址到物理地址转换过程：
(1) 作业被调度时首先通过JT找到相应页表的起始地址及 大小，并装入PTCR (2)将页号与PTCR中的页表大小进行比较，若页号>页表 大小则为非法访问，产生越界中断；否则为合法访问， 根据页表起始地址和页号找到该页页表表项 (3)通过页表表项找到逻辑页所对应的物理块号，然后将块 号与页内偏移地址结合形成物理地址
应用程序装入到用户区，可使用用户区 全部空间。 最简单，适用于单用户、单任务的OS。 优点：易于管理。 缺点：对要求内存空间少的程序，造成 内存浪费；程序全部装入，很少使用的 程序部分也占用内存。
0xFFF... 用户程序 位于RAM中的 操作系统 ROM中的 设备驱动程序
用户程序 位于RAM中的 操作系统 0 用户程序 0
优点： 查找效率显著提高，一次就找到 缺点： 大作业容纳 能力会下降
？
“拼接”/“紧缩”技术
多次分配、回收后，形成小空闲区无法使用。 这时需要使用拼接或紧缩技术将已分配分区移 动，使未分配分区合成较大分区。 对占用分区进行内存数据搬移占用CPU时间
如果对占用分区中的程序进行"浮动"，则其重 定位需要硬件支持。 紧缩时机：每个分区释放后，或内存分配找不 到满足条件的空闲分区时。
2 3
1 0 1
50
60
块号 块内地址
> 越界？
物理地址寄存器
页面淘汰算法
若缺页中断处理时内存已无空闲分块？
页面置换 (页面淘汰)
页面淘汰算法
抖动 Thrashing
频繁地调进和调出页面，特别是被换出的页面在短时间内又
要被换入，系统开销显著增加，以至于系统吞吐量大大下降
常用页面淘汰算法：
（1） FIFO算法
基本思想： 根据作业任务的大小划分分区，分区 的大小和数目不再固定。
分配区 控制块 空闲区 控制块
AMCB (Allocation Memory Control Block) FMCB (Free Memory Control Block)
分配过程：
作业 1 作业 2 10 K 作业 4 作业 3 2K 1K 3K 4K
• 用户使用绝对地址编程 • 用户了解程序在内存中的存放位置 • 用户控制内存使用情况