操作系统原理课件第七章存储管理.ppt
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1、n第七章第七章 存储管理存储管理7.1 7.1 概念概念n n存储器存储器n n能接收数据和保存数据、而且能根据命令提供这能接收数据和保存数据、而且能根据命令提供这能接收数据和保存数据、而且能根据命令提供这能接收数据和保存数据、而且能根据命令提供这n n些数据的装置。些数据的装置。些数据的装置。些数据的装置。7.1 7.1 概念概念存储器分成两类:存储器分成两类:存储器分成两类:存储器分成两类:n n内内存存储储器器(简简简简称称称称内内内内存存存存、主主主主存存存存、物物物物理理理理存存存存储储储储器)器)器)器)n n处处处处理理理理机机机机能能能能直直直直接接接接访访访访问问问问的的的的
2、存存存存储储储储器器器器。用用用用来来来来存存存存放放放放系系系系统统统统和和和和用用用用户户户户的的的的程程程程序序序序和和和和数数数数据据据据,其其其其特特特特点点点点是是是是存存存存取取取取速速速速度度度度快快快快,存存存存储储储储方方方方式式式式是是是是以以以以新新新新换换换换旧旧旧旧,断断断断电电电电信信信信息息息息丢丢丢丢失。失。失。失。n n外外存存储储器器(简简简简称称称称外外外外存、辅助存储器)存、辅助存储器)存、辅助存储器)存、辅助存储器)n n处处处处理理理理机机机机不不不不能能能能直直直直接接接接访访访访问问问问的的的的存存存存储储储储器器器器。用用用用来来来来存存存存
3、放放放放用用用用户户户户的的的的各各各各种种种种信信信信息息息息,存存存存取取取取速速速速度度度度相相相相对对对对内内内内存存存存而而而而言言言言要要要要慢慢慢慢得得得得多多多多,但但但但它它它它可可可可用用用用来来来来长长长长期期期期保保保保存存存存用用用用户户户户信信信信息息息息。在文件系统中介绍。在文件系统中介绍。在文件系统中介绍。在文件系统中介绍。7.1 7.1 概念概念1.1.1.1.内存的物理组织内存的物理组织内存的物理组织内存的物理组织n n物理地址物理地址:n n 把把把把内内内内存存存存分分分分成成成成若若若若干干干干个个个个大大大大小小小小相相相相等等等等的的的的存存存存储
4、储储储单单单单元元元元,每每每每个个个个单单单单元元元元给给给给一一一一个个个个编编编编号号号号,这这这这个个个个编编编编号号号号称称称称为为为为内内内内存存存存地地地地址址址址(物物物物理理理理地地地地址址址址、绝绝绝绝对对对对地地地地址址址址、实实实实地地地地址址址址),存存存存储储储储单单单单元元元元占占占占8 8位位位位,称称称称作作作作字字字字节(节(节(节(bytebyte)。)。)。)。n n物理地址空间物理地址空间:n n 物物物物理理理理地地地地址址址址的的的的集集集集合合合合称称称称为为为为物物物物理理理理地地地地址址址址空空空空间间间间(主主主主存存存存地地地地址址址址空
5、空空空间间间间),它它它它是是是是一一一一个个个个一一一一维维维维的的的的线线线线性空间。性空间。性空间。性空间。7.1 7.1 概念概念2.2.2.2.程序的逻辑结构程序的逻辑结构程序的逻辑结构程序的逻辑结构n n程程序序地地址址:用用用用户户户户编编编编程程程程序序序序时时时时所所所所用用用用的的的的地地地地址址址址(或或或或称称称称逻逻逻逻辑辑辑辑地地地地址址址址 、虚虚虚虚地地地地址址址址 ),基基基基本本本本单单单单位位位位可可可可与与与与内内内内存存存存的的的的基基基基本本本本单单单单位位位位相相相相同同同同,也也也也可以不相同。可以不相同。可以不相同。可以不相同。n n程程序序地
6、地址址空空间间(逻逻逻逻辑辑辑辑地地地地址址址址空空空空间间间间、虚虚虚虚地地地地址址址址空空空空间间间间):用用用用户户户户的的的的程程程程序序序序地地地地址址址址的的的的集集集集合合合合称称称称为为为为逻逻逻逻辑辑辑辑地地地地址址址址空空空空间间间间,它它它它的的的的编编编编址址址址总总总总是是是是从从从从0 0开始的,可以是一维线性空间,也可以是多维空间。开始的,可以是一维线性空间,也可以是多维空间。开始的,可以是一维线性空间,也可以是多维空间。开始的,可以是一维线性空间,也可以是多维空间。7.27.2存储管理的功能存储管理的功能n n1.1.1.1.存储管理功能存储管理功能存储管理功能
7、存储管理功能n n(1 1 1 1)地址映射地址映射 将程序地址空间中使用的逻辑将程序地址空间中使用的逻辑将程序地址空间中使用的逻辑将程序地址空间中使用的逻辑地址变换成主存中的地址的过程地址变换成主存中的地址的过程地址变换成主存中的地址的过程地址变换成主存中的地址的过程n n(2)(2)(2)(2)主存分配主存分配 n n 按照一定的算法把某一空闲的主存区分配给作业按照一定的算法把某一空闲的主存区分配给作业按照一定的算法把某一空闲的主存区分配给作业按照一定的算法把某一空闲的主存区分配给作业或进程。或进程。或进程。或进程。n n(3)(3)(3)(3)存储保护存储保护 保证用户程序保证用户程序保
8、证用户程序保证用户程序(或进程或进程或进程或进程映象映象映象映象)在各自的在各自的在各自的在各自的存储区域内操作,互不干扰。存储区域内操作,互不干扰。存储区域内操作,互不干扰。存储区域内操作,互不干扰。n n(4)(4)(4)(4)提供虚拟存储技术提供虚拟存储技术 使用户程序的大小使用户程序的大小使用户程序的大小使用户程序的大小和结构和结构和结构和结构不受主存容量不受主存容量不受主存容量不受主存容量和结构和结构和结构和结构的限制,即使在用户程序比实际的限制,即使在用户程序比实际的限制,即使在用户程序比实际的限制,即使在用户程序比实际主存容量还要大的情况下,程序也能正确运行主存容量还要大的情况下
9、,程序也能正确运行主存容量还要大的情况下,程序也能正确运行主存容量还要大的情况下,程序也能正确运行7.27.2存储管理的功能存储管理的功能 7.2.1 7.2.1 7.2.1 7.2.1 地址映射地址映射地址映射地址映射n n一、什么是地址映射一、什么是地址映射一、什么是地址映射一、什么是地址映射n n 地址映射地址映射n n 将将将将程程程程序序序序地地地地址址址址空空空空间间间间中中中中使使使使用用用用的的的的逻逻逻逻辑辑辑辑地地地地址址址址变变变变换换换换成成成成主主主主存存存存中中中中的的的的地地地地址址址址的的的的过过过过程程程程称称称称为为为为地地地地址址址址映映映映射射射射。有有
10、有有时时时时也也也也称称称称为为为为地址重定位地址重定位地址重定位地址重定位 。7.27.2存储管理的功能存储管理的功能 7.2.1 7.2.1 7.2.1 7.2.1 地址映射地址映射地址映射地址映射n n二、地址映射方式二、地址映射方式二、地址映射方式二、地址映射方式n n 地地地地址址址址映映映映射射射射的的的的功功功功能能能能就就就就是是是是要要要要建建建建立立立立虚虚虚虚实实实实地地地地址址址址的的的的对对对对应应应应关系,实现地址映射有三种方式:关系,实现地址映射有三种方式:关系,实现地址映射有三种方式:关系,实现地址映射有三种方式:n n1.1.编程或编译时确定地址映射关系编程或
11、编译时确定地址映射关系n n2.2.静态地址映射静态地址映射n n3.3.动态地址映射动态地址映射7.27.2存储管理的功能存储管理的功能 7.2.1 7.2.1 7.2.1 7.2.1 地址映射地址映射地址映射地址映射n n1.1.编程或编译时确定地址映射关系编程或编译时确定地址映射关系n n 编编编编程程程程时时时时确确确确定定定定虚虚虚虚实实实实地地地地址址址址的的的的关关关关系系系系是是是是指指指指在在在在用用用用机机机机器器器器指指指指令令令令编编编编程程程程时时时时,程程程程序序序序员员员员直直直直接接接接按按按按物物物物理理理理内内内内存存存存地地地地址址址址编编编编程程程程,这
12、这这这种种种种程程程程序序序序在在在在系系系系统统统统中中中中是是是是不不不不能能能能做做做做任任任任何何何何移移移移动动动动的的的的,否否否否则则则则就会出错。就会出错。就会出错。就会出错。7.27.2存储管理的功能存储管理的功能 7.2.1 7.2.1 7.2.1 7.2.1 地址映射地址映射地址映射地址映射n n2.2.静态地址映射静态地址映射n n 静静静静态态态态地地地地址址址址映映映映射射射射是是是是在在在在程程程程序序序序装装装装入入入入内内内内存存存存时时时时完完完完成成成成从从从从逻逻逻逻辑辑辑辑地地地地址址址址到物理地址的转换的。到物理地址的转换的。到物理地址的转换的。到物
13、理地址的转换的。n n 在在在在一一一一些些些些早早早早期期期期的的的的系系系系统统统统中中中中都都都都有有有有一一一一个个个个装装装装入入入入程程程程序序序序(加加加加载载载载程程程程序序序序),它它它它负负负负责责责责将将将将用用用用户户户户程程程程序序序序装装装装入入入入系系系系统统统统,并并并并将将将将用用用用户户户户程程程程序序序序中中中中使使使使用用用用的的的的访访访访问问问问内内内内存存存存的的的的逻逻逻逻辑辑辑辑地地地地址转换成物理地址。如后面图所示。址转换成物理地址。如后面图所示。址转换成物理地址。如后面图所示。址转换成物理地址。如后面图所示。n n评价评价:n n优点优点:
14、实现简单,不要硬件的支持。实现简单,不要硬件的支持。实现简单,不要硬件的支持。实现简单,不要硬件的支持。n n缺缺点点:程程程程序序序序一一一一旦旦旦旦装装装装入入入入内内内内存存存存,移移移移动动动动就就就就比比比比较较较较困困困困难难难难。有有有有时时时时间间间间上上上上的的的的浪浪浪浪费费费费。在在在在程程程程序序序序装装装装入入入入内内内内存存存存时时时时要要要要将将将将所所所所有有有有访访访访问问问问内内内内存存存存的的的的地地地地址址址址转转转转换换换换成成成成物理地址。物理地址。物理地址。物理地址。7.27.2存储管理的功能存储管理的功能 7.2.1 7.2.1 7.2.1 7.
15、2.1 地址映射地址映射地址映射地址映射 2.2.2.2.静态地址映射静态地址映射静态地址映射静态地址映射7.27.2存储管理的功能存储管理的功能 7.2.1 7.2.1 7.2.1 7.2.1 地址映射地址映射地址映射地址映射n n3.3.动态地址映射动态地址映射n n 动动动动态态态态地地地地址址址址映映映映射射射射是是是是在在在在程程程程序序序序执执执执行行行行时时时时由由由由系系系系统统统统硬硬硬硬件件件件完完完完成成成成从从从从逻逻逻逻辑辑辑辑地地地地址址址址到到到到物理地址的转换的。物理地址的转换的。物理地址的转换的。物理地址的转换的。n n 系系系系统统统统中中中中设设设设置置置
16、置了了了了重重重重定定定定位寄存器。位寄存器。位寄存器。位寄存器。7.27.2存储管理的功能存储管理的功能 7.2.1 7.2.1 7.2.1 7.2.1 地址映射地址映射地址映射地址映射n n动态地址映射是由硬件在执行时完成的,程序中动态地址映射是由硬件在执行时完成的,程序中动态地址映射是由硬件在执行时完成的,程序中动态地址映射是由硬件在执行时完成的,程序中不执行的部分就不做地址映射的工作,这样节省不执行的部分就不做地址映射的工作,这样节省不执行的部分就不做地址映射的工作,这样节省不执行的部分就不做地址映射的工作,这样节省了了了了CPUCPU的时间的时间的时间的时间 。n n重定位寄存器的内
17、容由操作系统用特权指令来设重定位寄存器的内容由操作系统用特权指令来设重定位寄存器的内容由操作系统用特权指令来设重定位寄存器的内容由操作系统用特权指令来设置,比较灵活。置,比较灵活。置,比较灵活。置,比较灵活。n n实现动态地址映射必须有硬件的支持,并有一定实现动态地址映射必须有硬件的支持,并有一定实现动态地址映射必须有硬件的支持,并有一定实现动态地址映射必须有硬件的支持,并有一定的执行时间延迟。现代计算机系统中都采用动态的执行时间延迟。现代计算机系统中都采用动态的执行时间延迟。现代计算机系统中都采用动态的执行时间延迟。现代计算机系统中都采用动态地址映射技术。地址映射技术。地址映射技术。地址映射
18、技术。7.27.2存储管理的功能存储管理的功能 7.2.1 7.2.1 7.2.1 7.2.1 地址映射地址映射地址映射地址映射n n动态地址映射技术能满足以下目标:动态地址映射技术能满足以下目标:动态地址映射技术能满足以下目标:动态地址映射技术能满足以下目标:n n(1 1)具具有有给给一一个个用用户户程程序序任任意意分分配配内内存存区区的能力的能力;n n(2 2)可实现虚拟存储可实现虚拟存储;n n(3 3)具有重新分配的能力具有重新分配的能力n n(4 4)对对于于一一个个用用户户程程序序,可可以以分分配配到到多多个个不同的存储区不同的存储区7.27.2存储管理的功能存储管理的功能 程
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- 操作系统 原理 课件 第七 存储 管理
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