第5章存储器理 本章主要讲述内存的各种管理方式,其体包括分区式、页式、段式、段页式存储管理方式 以及虚拟存储器的基本概念和请求调页、请求调段存储管理方式等内容。 5.1基本内容 5.1.1存储器管理的基本概念 操作系统中的存储管理主要是指内存管理 1.存储管理研究的课题 (1)存储分配,研究存储共享和各种分配算法; (2)地址再定位,研究各种地址变换机构及动态和静态再定位 (3)存储保护,研究存储保护方法 (4)存储扩充,研究虚拟存储器问题及各种调度方法。 2.存储分配方式 1)直接分配方式:程序员在编写程序或编译程序对源程序编译时采用实际存储地址。采 用这种方式,必须事先划定作业的可用空间,因此这种直接指定方式的存储分配,存储空间的 利用率不高,对用户使用也不方便 (2)静态分配方式:在将作业装入内存时才确定它们在主存中的位置。采用这种分配方式, 在一个作业装入时必须分配其要求的全部存储量:如果没有足够的存储空间,就不能装入该作 业。此外,作业一旦进入内存后,在整个运行过程中不能在内存中移动,也不能再申请内存空 (3)动态分配方式:作业在存储空间中的位置也是在装入时确定的;但在其执行过程中可 根据需要申请附加的存储空间。当一个作业已占用的存储区不再需要时,可以归还给系统。同 时,在作业运行过程中允许它在存储空间中移动 目前,绝大多数计算机系统都采用静态或动态存储分配方式 3.地址再定位 (1)几种空间 ①名空间:源程序中由符号名组成的空间。 ②逻辑地址空间:由逻辑地址组成的空间。所谓逻辑地址是以0为基地址顺序进行编址的 相对地址 ③物理地址空间:是物理地址的集合。所谓物理地址,就是存储(内存)地址。 (2)地址的再定位 个逻辑地址空间的程序装入到物理地址空间时,由于两个空间不一致,需要进行地 址变换或地址映射,即地址的再定位。地址再定位有静态和动态两种方式: ①静态再定位:在程序运行之前,由再定位程序完成。其优点是易实现,不需要硬件支持 缺点是只能在连续区域分配程序的存储空间:再定位后不能移动,多个用户很难共享内存中 的同一程序 ②动态再定位:在程序执行期间,每次访问存储器之前进行:由硬件再定位寄存器存放程序 的起始地址。优点是程序占用的内存空间动态可变,充分利用主存,若干用户可共享同一程序。 但需要硬件支持且管理软件算法较复杂。 4.虚拟存储器的概念 (1)局部性原理 程序局部性原理是指程序在执行时将呈现出局部性规律,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,它所访问的存储空间也仅局限于某个区域 ①时间局部性:如果程序中的某条指令一旦执行,则不久以后该指令可能再次执行;如第 5 章 存储器理 本章主要讲述内存的各种管理方式,其体包括分区式、页式、段式、段页式存储管理方式, 以及虚拟存储器的基本概念和请求调页、请求调段存储管理方式等内容。 5.1 基本内容 5.1.1 存储器管理的基本概念 操作系统中的存储管理主要是指内存管理 1.存储管理研究的课题 （1）存储分配,研究存储共享和各种分配算法； （2）地址再定位,研究各种地址变换机构及动态和静态再定位； （3）存储保护,研究存储保护方法； （4）存储扩充,研究虚拟存储器问题及各种调度方法。 2.存储分配方式 （1）直接分配方式：程序员在编写程序或编译程序对源程序编译时采用实际存储地址。采 用这种方式,必须事先划定作业的可用空间,因此这种直接指定方式的存储分配,存储空间的 利用率不高,对用户使用也不方便。 （2）静态分配方式：在将作业装入内存时才确定它们在主存中的位置。采用这种分配方式, 在一个作业装入时必须分配其要求的全部存储量；如果没有足够的存储空间,就不能装入该作 业。此外,作业一旦进入内存后,在整个运行过程中不能在内存中移动,也不能再申请内存空 间。 （3）动态分配方式：作业在存储空间中的位置也是在装入时确定的；但在其执行过程中可 根据需要申请附加的存储空间。当一个作业已占用的存储区不再需要时,可以归还给系统。同 时,在作业运行过程中允许它在存储空间中移动。 目前,绝大多数计算机系统都采用静态或动态存储分配方式。 3.地址再定位 （1）几种空间 ①名空间：源程序中由符号名组成的空间。 ②逻辑地址空间：由逻辑地址组成的空间。所谓逻辑地址是以 0 为基地址顺序进行编址的 相对地址。 ③物理地址空间：是物理地址的集合。所谓物理地址,就是存储（内存）地址。 （2）地址的再定位 一个逻辑地址空间的程序装入到物理地址空间时,由于两个空间不一致,需要进行地 址变换或地址映射,即地址的再定位。地址再定位有静态和动态两种方式： ①静态再定位：在程序运行之前,由再定位程序完成。其优点是易实现,不需要硬件支持； 缺点是只能在连续区域分配程序的存储空间；再定位后不能移动，多个用户很难共享内存中 的同一程序。 ②动态再定位：在程序执行期间,每次访问存储器之前进行；由硬件再定位寄存器存放程序 的起始地址。优点是程序占用的内存空间动态可变,充分利用主存,若干用户可共享同一程序。 但需要硬件支持且管理软件算法较复杂。 4.虚拟存储器的概念 （1)局部性原理 程序局部性原理是指程序在执行时将呈现出局部性规律,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，它所访问的存储空间也仅局限于某个区域。 ①时间局部性：如果程序中的某条指令一旦执行,则不久以后该指令可能再次执行；如