第7章 存储器管理(3)

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第7章 存储器管理

存储器管理的主要目标是为用户提供方便、 安全和充分大的存储器。 存储器即主存、内存，分为两大部分：

系统区：供操作系统使用 用户区：划分为一个或多个区域，供用户进程使 用。

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存储器管理的功能

存储空间的分配和回收： 地址变换：将逻辑地址变换为物理地址 存储保护：防止因用户程序错误破坏系统或 其他用户，防止程序之间的相互干扰 存储扩充：在逻辑上为用户提供一个比实际 内存更大的存储空间

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7.1 存储器管理的基本概念

逻辑地址：用户编程时所使用的地址。又称 相对地址、虚地址。 地址空间：逻辑地址的集合。 物理地址：内存中的地址。又称绝对地址、 实地址。 主存空间：物理地址的集合。

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地址变换

地址变换：将逻辑地址转换为物理地址。 又称地址映射、重定位。 地址变换分为两类：

静态地址变换 动态地址变换

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静态地址变换

静态地址变换：又称静态地址重定位，地址 变换在程序装入时一次完成，以后不再改变。 特点：不需硬件支持，但程序运行时不能在 内存移动，程序需要连续存储空间，难以共 享。

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静态地址变换示意图将作业装入从1000 开始的内存区域0 ┆ mov ax,[500] ┆ 500 54321 999 1500 1999

01000 1100

┆ ┆ mov ax,[1000+500]

100

重定位装入程序┆54321 ┆

作业的地址空间 1M-1 注意：逻辑地址500在装入时 转换为物理地址1500

┆

主存空间

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动态地址变换

动态地址变换：又称动态重定位，在程序执 行过程中，每次访问内存之前将要访问程序 地址转换成内存地址。 特点：需要硬件支持，不需连续空间，可以 实现虚拟存储。

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动态地址变换示意图重定位寄存器 0 1000 1000 1100 执行指令 + ┆ ┆ mov ax,[500]

0 ┆ 100 mov ax,[500]

逻辑地址 500

┆ 150054321 ┆ ┆ 存储空间

┆ 500999 作业的地址空间 54321 ┆

将逻辑地址500变换 1999 为物理地址1500,再 取数据 1M-1

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补充：程序的装入和链接

为将一个用户源程序变为一个在内存中可 执行的文件，通常要经历以下步骤：编译、 链接、装入。 将装入模块装入内存有3种方式：

绝对装入方式 可重定位装入方式 动态运行时装入方式

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绝对装入方式

编译时产生绝对地址的目标代码，绝对装入 程序按照装入模块中的地址将程序及数据装 入内存，不需对地址进行变换。 程序中使用的绝对地址可以在编译时给出， 也可以由程序员直接赋予。 特点：使用绝对地址不方便，适于单道程序 环境。

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可重定位装入方式

编译时产生相对地址的目标代码，由装入 程

序根据内存当时的实际使用情况，将装 入模块装入到内存的适当地方。

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动态运行时装入方式

在将装入模块装入内存时并不进行地址变换， 在程序执行过程中进行地址变换。 特点：需要硬件支持，可以部分装入。

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程序链接的方式

静态链接：在程序运行之前，将各目标模块及其所 需的库函数装配成一个完整的装入模块。 装入时动态链接：源程序编译后所得到的目标模块 在装入内存时边装入边链接。

特点：便于软件版本的修改和更新，便于目标模块的共 享。

运行时动态链接：将某些目标模块的链接推迟到执 行时才进行。即在执行过程中，若发现一个被调用 模块尚未装入内存时，由OS去找到该模块，将它装 入内存并链接到调用者模块上。

特点：加快了程序装入，节省了内存。

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7.2 分区存储管理

分区存储管理是多道程序系统中采用的一种最 简单的方法。它把系统的内存划分为若干大小 不等的区域，操作系统占一个区域，其他区域 由并发进程共享，每个进程占一个区域。 分区存储管理分为：

固定分区 动态分区

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补充：单一连续分配

单一连续分配方式中，内 存分为系统区和用户区。 系统区给操作系统使用， 用户区给一道用户作业使 用。 特点：管理简单，只需很 少的软硬件支持；但各类 资源的利用率不高。

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0KB 32KB

分配 给用 户的 空间

作业 96KB 空闲 256KB-1

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1. 固定分区存储管理

固定分区存储管理方法将内存空间划分为若 干个固定大小的分区，每个分区中可以装入 一道程序。分区的位置及大小在运行期间不 能改变。 为了便于管理内存，系统需要建立一张分区 使用表，其中记录系统中的分区数目、分区 大小、分区起始地址及状态。