10/11/2020
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第四章 存 储 器 管 理
一.地址映射(地址重定位)
• 逻辑地址（程序地址，相对地址，虚地址）： 用户的程序经过汇编或编译后形成目标代码，目 标代码通常采用相对地址的形式；
由逻辑地址组成的空间称为逻辑地址空间（或程 序地址空间）
– 其首地址为0，其余指令中的地址都相对于首地址来 编址。
存储层次结构
高
速 度
寄存命器令(处re理gi程st序er) 内存高(速pr缓iDmO存aSr核(yc心ascthoer)age)
外存(secondary storage)
低
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小 容 量
大
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第四章 存 储 器 管 理
主存管理的功能
• 地址映射(地址重定位) • 主存分配和回收 • 存储保护和共享 • 主存扩充(虚拟内存)
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第四章 存 储 器 管 理
分配结构
• 分配结构是用来登记内存使用情况的数据 结构。如空闲区表、空闲区队列等。
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引起内存分配和回收的原因
• 进程的开始和结束。
• 进程运行的过程中，它所占用的内存也可能发生 变化。如栈的变化。
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第四章 存 储 器 管 理
实现虚拟内存的基本原理
• 将程序正在使用的部分内容放在内存，而暂时不 用的部分放在外存，在需要时由系统调入内存， 并将不需要（或暂不需要）的部分调出内存。
• 由于程序在执行时，在一段时间内一般仅使用它 的程序的一部分（或一小部分），所以程序仅有 部分装入内存完全能够正确执行。
• 要由操作系统结合相关硬件来完成上述工件，这 样计算机好象为用户提供了一个容量远大于内存 的存储器，这个存储器称为虚拟存储器。
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第四章 存 储 器 管 理
§4.1 程序的装入和链接
将用户源程序变为可在内存中执行的程序的步骤：
编译：由编译程序将用户源代码编译成若干个目标模 块
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第四章 存 储 器 管 理
图示
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第四章 存 储 器 管 理
四.主存扩充(虚拟内存)
• 为了使程序员在编程时不受内存的结构和 容量的限制，系统为用户构造一种存储器， 其结构可能与内存结构不同，容量可能远 远超过内存的实际容量。这种面向编程的 存储器称为虚拟存储器。由虚存构成的存 储空间称为虚存空间。或称虚地址空间。
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第四章 存 储 器 管 理
存储保护的硬件支持
• 界地址寄存器（界限寄存器）
• 界地址寄存器被广泛使用的一种存储保护 技术
• 机制比较简单，易于实现
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第四章 存 储 器 管 理
实现方法
• 在CPU中设置一对下限寄存器和上限寄存器存放 用户作业在主存中的下限和上限地址
• 进程映像在内存和外存之间传递。由于内存有限， 系统中不可能容纳所有进程，有些进程的映像可 以存放在外存，当要运行这些进程时，必须把它 们调入内存。
• 系统为了充分利用内存空间，有时可能对内存空 间进行调整。
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第四章 存 储 器 管 理
三.存储保护
保证在内存中的多道程序只能在给定的存 储区域内活动并互不产生干扰。 包括： • 防止地址越界 • 防止越权(对共享区有访问权)
• 也可将一个寄存器作为基址寄存器，另一寄存器 作为限长寄存器（指示存储区长度）
• 每当CPU要访问主存，硬件自动将被访问的主存 地址与界限寄存器的内容进行比较，以判断是否 越界
• 如果未越界，则按此地址访问主存，否则将产生
程序中断——越界中断（存储保护中断）
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第四章 存 储 器 管 理
二. 主存分配与回收
要完成内存的分配和回收工作，要求设计 者选择和确定以下几种策略和结构： • 调入策略 • 放置策略 • 置换策略 • 分配结构
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第四章 存 储 器 管 理
调入策略
• 用户程序在何时调入内存的策略。 • 目前有请调和预调两种
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第四章 存 储 器 管 理
放置策略
• 用户程序调入内存时，确定将其放置在何 处的策略。
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第四章 存 储 器 管 理
置换策略
• 当需要将某个用户程序调入内存而内存空 间又不够时，就要确定哪个或哪些程序可 以从内存中移走。
– 不能用逻辑地址在内存中读取信息。
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一.地址映射(地址重定位)
▪ 地址映射（地址重定位）：用户程序装入内存时对有关
指令的地址部分的修改定义为从程序地址到内存地址的地 址映射，或称为地址重定位
链接：由链接程序将编译后形成的一组目标模块，以 及它们所需要的库函数链接在一起，形成一个完整的 装入模块
装入：由装入程序将装入模块装入内存，构造PCB，形 成进程(使用物理地址)
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第四章 存 储 器 管 理
4.1 程序的装入和链接
内存
库
编译 程序 产生 的目 标模 块
…
链接 程序
装入 模块
装入 程序
第一步
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第二步
第三步
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第四章 存 储 器 管 理
一.地址映射(地址重定位)
• 物理地址（内存地址，绝对地址，实地址）： 内存的每个存储单元都有一个编号，这个编号称 为物理地址； 内存地址的集合称为内存空间（或物理地址空 间）； 物理地址可直接寻址
第四章 存 储 器 管 理
第四章 存储器管理
4.1 程序的装入和链接
4.2 连续分配方式
4.3 基本分页存储管理方式
4.4 基本分段存储管理方式
4.5 虚拟存储器的基本概念
4.6 请求分页存储管理方式
4.7 页面置换算法
4.8 请求分段存储管理方式
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