1、對主存儲器對主存儲器空間的管理空間的管理內存的分內存的分配與回收配與回收虛擬存虛擬存儲技術儲技術地址映射地址映射存貯空間存貯空間共享與保共享與保護護外存(secondary storage)DOS核心命令處理程序內存(primary storage)快速緩存(cache)寄存器(register)內存的分配與回收內存的分配與回收內存的共享與保護內存的共享與保護地址映射地址映射主存的主存的“擴充擴充”虛擬內存虛擬內存覆蓋與交換技術覆蓋與交換技術內存分配就是為進程分配內存空間，涉及以下問題：內存分配就是為進程分配內存空間，涉及以下問題：管理內存分配表：記錄分配情況、空閑情況等管理內存分配表：記錄分

2、配情況、空閑情況等制定分配策略表制定分配策略表制定內存劃分方式制定內存劃分方式放置策略放置策略調入策略調入策略淘汰策略淘汰策略等分等分不等分不等分共共 享享保保 護護共享內存資源，程序并發(fā)執(zhí)行；共享內存資源，程序并發(fā)執(zhí)行；共享內存中公共信息。共享內存中公共信息。避免并發(fā)執(zhí)行的程序相互干擾；避免并發(fā)執(zhí)行的程序相互干擾；避免用戶程序侵犯系統(tǒng)區(qū)。避免用戶程序侵犯系統(tǒng)區(qū)。邏輯地址邏輯地址（程序空間）（程序空間）物理地址物理地址（內存空間）（內存空間）重定位重定位0000地址是以字節(jié)為單位的存儲器編號地址是以字節(jié)為單位的存儲器編號內存空間（絕對空間）：內存空間（絕對空間）：整個系統(tǒng)內存從整個系統(tǒng)內存從0

3、開始以字節(jié)為單位編址開始以字節(jié)為單位編址物理物理地址地址程序空間（相對空間）：程序空間（相對空間）：程序由機器代碼組成，以字節(jié)為單位，每個程序程序由機器代碼組成，以字節(jié)為單位，每個程序都從都從0開始編址開始編址邏輯地址邏輯地址程序的裝入和鏈接程序的裝入和鏈接程序的裝入B、靜態(tài)重定位裝入方式、靜態(tài)重定位裝入方式裝入模塊中使用從裝入模塊中使用從0開始的相對地址開始的相對地址裝入時，由系統(tǒng)分配內存空間，并完成裝入模塊中裝入時，由系統(tǒng)分配內存空間，并完成裝入模塊中相對地址變換為絕對地址相對地址變換為絕對地址重定位重定位邏輯地址邏輯地址基地址基地址+物理地址物理地址裝入模塊中的相對地址裝入模塊中的相對地

4、址MOV ax , 2500C、動態(tài)重定位裝入方式、動態(tài)重定位裝入方式裝入模塊中使用相對地址，裝入時不變換地址，裝入模塊中使用相對地址，裝入時不變換地址， 在執(zhí)行時才完成地址的變換在執(zhí)行時才完成地址的變換方便了模塊的動態(tài)裝入方便了模塊的動態(tài)裝入動態(tài)重定位需特殊的硬件支持動態(tài)重定位需特殊的硬件支持重定位寄存器重定位寄存器利用硬件地址變換機構利用硬件地址變換機構基本思想：基本思想： 將內存區(qū)固定地劃分為大小相等或者將內存區(qū)固定地劃分為大小相等或者不等的區(qū)域，每個分區(qū)裝入一道作業(yè)。不等的區(qū)域，每個分區(qū)裝入一道作業(yè)。分區(qū)劃分后，每個分區(qū)的長度和內存分區(qū)劃分后，每個分區(qū)的長度和內存中的分區(qū)總數(shù)將保持不變

5、。中的分區(qū)總數(shù)將保持不變。內存分配表內存分配表分區(qū)號分區(qū)號大小大小起始地址起始地址狀態(tài)狀態(tài)14K0000H未分配未分配28K4000H已分配已分配312K12000H未分配未分配8 M8 M8 M8 M8 MOperating SystemOperating System8 M12 M8 M8 M6 M4 M2 M固定分區(qū)固定分區(qū)(大小相同大小相同)固定分區(qū)固定分區(qū)(多種大小多種大小)優(yōu)點：易于實現(xiàn)，開銷小。優(yōu)點：易于實現(xiàn)，開銷小。缺點：缺點：內零頭造成浪費內零頭造成浪費分區(qū)總數(shù)固定，限制了并發(fā)執(zhí)行的程序數(shù)目分區(qū)總數(shù)固定，限制了并發(fā)執(zhí)行的程序數(shù)目基本思想：基本思想： 根據(jù)作業(yè)任務的大小劃分分區(qū)

6、，分區(qū)根據(jù)作業(yè)任務的大小劃分分區(qū)，分區(qū)的大小和數(shù)目不再固定。的大小和數(shù)目不再固定。分配區(qū)分配區(qū)控制塊控制塊空閑區(qū)空閑區(qū)控制塊控制塊AMCB (Allocation Memory Control Block)FMCB (Free Memory Control Block)10 K作業(yè)作業(yè) 1作業(yè)作業(yè) 2作業(yè)作業(yè) 3作業(yè)作業(yè) 12 K作業(yè)作業(yè) 21 K作業(yè)作業(yè) 34 K作業(yè)作業(yè) 1作業(yè)作業(yè) 3作業(yè)作業(yè) 4作業(yè)作業(yè) 43 K多次分配、回收后，形成小空閑區(qū)無法使用。多次分配、回收后，形成小空閑區(qū)無法使用。這時需要使用拼接或緊縮技術將已分配分區(qū)移這時需要使用拼接或緊縮技術將已分配分區(qū)移動，使未分配分區(qū)合

7、成較大分區(qū)。動，使未分配分區(qū)合成較大分區(qū)。對占用分區(qū)進行內存數(shù)據(jù)搬移占用對占用分區(qū)進行內存數(shù)據(jù)搬移占用CPUCPU時間時間如果對占用分區(qū)中的程序進行如果對占用分區(qū)中的程序進行 浮動浮動 ，則其重，則其重定位需要硬件支持。定位需要硬件支持。緊縮時機：每個分區(qū)釋放后，或內存分配找緊縮時機：每個分區(qū)釋放后，或內存分配找不到滿足條件的空閑分區(qū)時。不到滿足條件的空閑分區(qū)時。1 1、首次適應、首次適應FF ( First Fit )FF ( First Fit )（1 1）將空白分區(qū)按地址遞增順序鏈接）將空白分區(qū)按地址遞增順序鏈接（2 2）從鏈首開始查找適合的分區(qū)）從鏈首開始查找適合的分區(qū)優(yōu)先分配內存中低

8、地址部分優(yōu)先分配內存中低地址部分優(yōu)點：優(yōu)點：缺點：缺點：簡單簡單在低地址部分會積累大量外零頭在低地址部分會積累大量外零頭（3 3）從選中的分區(qū)中分出所需的大小，其余部分）從選中的分區(qū)中分出所需的大小，其余部分仍留在空白分區(qū)鏈表里仍留在空白分區(qū)鏈表里選取最適合的空白分區(qū)選取最適合的空白分區(qū)大分區(qū)保證大分區(qū)保證缺點：缺點：優(yōu)點：優(yōu)點：效率不高效率不高零頭更小零頭更小（1 1）將空白分區(qū)按大小遞增順序鏈接）將空白分區(qū)按大小遞增順序鏈接（2 2）從鏈首開始查找適合的分區(qū)）從鏈首開始查找適合的分區(qū)？選取分區(qū)中最大的一個選取分區(qū)中最大的一個最不適合的最不適合的（1 1）將空白分區(qū)按大小遞減順序鏈接）將空白

9、分區(qū)按大小遞減順序鏈接（2 2）從鏈首開始分配分區(qū)）從鏈首開始分配分區(qū)優(yōu)點：優(yōu)點：查找效率顯著提高查找效率顯著提高缺點：缺點：大作業(yè)容納大作業(yè)容納能力會下降能力會下降引入原因：引入原因： 在分區(qū)管理技術中，程序的地址空在分區(qū)管理技術中，程序的地址空間（邏輯地址空間）可能大于實際間（邏輯地址空間）可能大于實際存儲器空間，使程序無法裝入（無存儲器空間，使程序無法裝入（無法運行）。法運行）。覆蓋（覆蓋（Overlay）交換（交換（Swapping）一段內存區(qū)可以先后被不同的程序段重復使用一段內存區(qū)可以先后被不同的程序段重復使用常駐區(qū)常駐區(qū)（非覆蓋區(qū)）（非覆蓋區(qū)）覆蓋區(qū)覆蓋區(qū)初始段初始段處理段處理段輸

10、出段輸出段特點：特點：覆蓋斷劃分困難，不易實現(xiàn)覆蓋斷劃分困難，不易實現(xiàn)在內、外存之間進行數(shù)據(jù)和程序的交換在內、外存之間進行數(shù)據(jù)和程序的交換內內 存存磁磁 盤盤交換技術一般與分區(qū)、分頁、分段管理技術交換技術一般與分區(qū)、分頁、分段管理技術結合使用。結合使用。連續(xù)分配方式要求連續(xù)存放，產生大量的內連續(xù)分配方式要求連續(xù)存放，產生大量的內/外外零頭，浪費空間。零頭，浪費空間。引入離散分配方式引入離散分配方式程序在內存中不一定連續(xù)程序在內存中不一定連續(xù)存放存放頁頁塊塊邏輯地址邏輯地址物理地址物理地址非連續(xù)非連續(xù)地址映射地址映射頁：頁：將邏輯地址空間劃分為大小相同的塊，稱為將邏輯地址空間劃分為大小相同的塊，

11、稱為頁或虛頁面（頁或虛頁面（Page）塊：塊：將實際物理空間劃分為與頁大小相等的塊，將實際物理空間劃分為與頁大小相等的塊，稱為存儲塊或頁框（稱為存儲塊或頁框（Page Frame）沒有外零頭，僅有小于一個頁面的內零頭沒有外零頭，僅有小于一個頁面的內零頭優(yōu)點優(yōu)點:一個塊可以裝入一頁一個塊可以裝入一頁邏輯地址連續(xù)的頁可以通過地址變換機構映射到邏輯地址連續(xù)的頁可以通過地址變換機構映射到不連續(xù)的內存塊中不連續(xù)的內存塊中關鍵問題：關鍵問題： 如何實現(xiàn)頁到塊的地址變換？如何實現(xiàn)頁到塊的地址變換？通過頁表實現(xiàn)。通過頁表實現(xiàn)。012m內存內存012n用戶程序用戶程序012n012n3m-21m-1頁表頁表頁號

12、頁號塊號塊號頁面地址轉換通過下述頁面地址轉換通過下述3種數(shù)據(jù)結構實現(xiàn)：種數(shù)據(jù)結構實現(xiàn)：（1 1）存儲分塊表（）存儲分塊表（MBTMBT）整個系統(tǒng)一個，記錄所有整個系統(tǒng)一個，記錄所有內存塊的狀況。內存塊的狀況。塊號塊號作業(yè)作業(yè)ID狀態(tài)狀態(tài)01nOS作業(yè)作業(yè)1作業(yè)作業(yè)n忙忙閑閑忙忙頁號頁號塊號塊號標志標志0211100241每個作業(yè)一個，記錄作每個作業(yè)一個，記錄作業(yè)的頁與內存塊的關系業(yè)的頁與內存塊的關系頁表在作業(yè)裝入時創(chuàng)建，作業(yè)撤銷時撤銷。頁表在作業(yè)裝入時創(chuàng)建，作業(yè)撤銷時撤銷。作業(yè)被調度時，頁表存放在頁表控制寄存器作業(yè)被調度時，頁表存放在頁表控制寄存器PTCR中中（3 3）作業(yè)表（）作業(yè)表（JTJ

13、T）作業(yè)號作業(yè)號 頁表大小頁表大小 頁表始址頁表始址 狀態(tài)狀態(tài)020已分配已分配116未分配未分配240已分配已分配整個系統(tǒng)一個，記錄整個系統(tǒng)一個，記錄所有作業(yè)的頁表情況。所有作業(yè)的頁表情況。(1) 作業(yè)被調度時首先通過作業(yè)被調度時首先通過JT找到相應頁表的起始地址及找到相應頁表的起始地址及大小，并裝入大小，并裝入PTCR(2)將頁號與將頁號與PTCR中的頁表大小進行比較，若頁號中的頁表大小進行比較，若頁號頁表頁表大小則為非法訪問，產生越界中斷；否則為合法訪問，大小則為非法訪問，產生越界中斷；否則為合法訪問，根據(jù)頁表起始地址和頁號找到該頁頁表表項根據(jù)頁表起始地址和頁號找到該頁頁表表項(3)通過

14、頁表表項找到邏輯頁所對應的物理塊號，然后將塊通過頁表表項找到邏輯頁所對應的物理塊號，然后將塊號與頁內偏移地址結合形成物理地址號與頁內偏移地址結合形成物理地址頁表始址頁表始址 頁表大小頁表大小PTCR +塊號塊號塊內地址塊內地址物理地址寄存器物理地址寄存器頁號頁號頁內地址頁內地址邏輯地址寄存器邏輯地址寄存器越界？越界？頁號頁號 塊號塊號J1的頁表的頁表2404010作業(yè)號作業(yè)號 頁表大小頁表大小 頁表始址頁表始址 狀態(tài)狀態(tài)J020已分配已分配J1161024已分配已分配JT210頁號頁號塊號塊號0617223445510問題引入：問題引入：兩次內存訪問兩次內存訪問訪問頁表訪問頁表得到物理地址得到

15、物理地址訪問物理地址訪問物理地址得到數(shù)據(jù)得到數(shù)據(jù)快表：快表：用于存放當前頁表中最頻繁訪問表項的用于存放當前頁表中最頻繁訪問表項的高速緩存高速緩存(Cache)。基于快表的分頁系統(tǒng)：先查找快表，未成功再查基于快表的分頁系統(tǒng)：先查找快表，未成功再查找頁表（找頁表（p.112 圖圖2.26）問題引入：問題引入：如果要訪問的頁不在內存中如果要訪問的頁不在內存中當發(fā)現(xiàn)將要用到的頁面不在主存中時產生缺頁中斷，當發(fā)現(xiàn)將要用到的頁面不在主存中時產生缺頁中斷，由缺頁中斷來完成頁面的調入。由缺頁中斷來完成頁面的調入。頁號頁號塊號塊號 存取控制存取控制狀態(tài)位狀態(tài)位引用位引用位修改位修改位 外存地址外存地址引用位：引

16、用位： 0 未引用過未引用過1 引用過引用過對頁表擴充：對頁表擴充：修改位：修改位： 0 未修改未修改1 已修改過已修改過缺頁中斷的處理過程缺頁中斷的處理過程 ：相對地址相對地址頁號頁號 頁內地址頁內地址頁表始址頁表始址 頁表大小頁表大小頁表控制寄存器頁表控制寄存器+塊號塊號 塊內地址塊內地址物理地址寄存器物理地址寄存器邏輯地址寄存邏輯地址寄存器器越界？越界？頁號頁號塊號塊號頁表頁表狀態(tài)位狀態(tài)位缺頁中斷缺頁中斷215030160若缺頁中斷處理時內存已無空閑分塊？若缺頁中斷處理時內存已無空閑分塊？頁面置換頁面置換(頁面淘汰頁面淘汰)頁面淘汰算法頁面淘汰算法抖動抖動ThrashingThrashi

17、ng（1） FIFO算法算法 先進先出算法先進先出算法最簡單的算法最簡單的算法（2） LRU算法算法 最近最久不用頁面被淘汰最近最久不用頁面被淘汰（3） LFU算法算法 最近最少使用頁面被淘汰最近最少使用頁面被淘汰常用頁面淘汰算法：常用頁面淘汰算法：3重定位方便重定位方便2保護功能好保護功能好1存儲效率高存儲效率高4易于共享易于共享5開銷稍微偏大開銷稍微偏大引入原因：引入原因：按頁劃分按頁劃分程序的模塊化程序的模塊化矛盾矛盾以段為內存分配單位以段為內存分配單位優(yōu)點：方便程序設計，便于內存共享、保護、動態(tài)裝入。優(yōu)點：方便程序設計，便于內存共享、保護、動態(tài)裝入。作業(yè)按邏輯信息的完整性分段，段有段名

18、和作業(yè)按邏輯信息的完整性分段，段有段名和段號；段號；段長度由程序決定，可動態(tài)延伸；段長度由程序決定，可動態(tài)延伸；各段都是從各段都是從0開始編址的連續(xù)地址空間（二維）開始編址的連續(xù)地址空間（二維）一個段是連續(xù)的，各段可以離散存放；一個段是連續(xù)的，各段可以離散存放；段表：每進程一個，記錄進程內段與內存實段表：每進程一個，記錄進程內段與內存實際段存放基地址的映射關系。際段存放基地址的映射關系。段號段號段長段長02k11k240k主存始址主存始址1004000存取控制存取控制 增補位增補位010RWRW特征位特征位110修改位修改位100段表（段表（STST）示意圖）示意圖地址變換機構和過程：地址變換

19、機構和過程：段表始址段表始址 段表大小段表大小段表寄存器（段表寄存器（JT）+物理地址寄存器物理地址寄存器越界？越界？段號段號 基址基址段表段表4100段號段號邏輯地址寄存器邏輯地址寄存器段內地址段內地址+絕對地址絕對地址段的共享：段的共享： 段表中同一起始地址段表中同一起始地址段的保護：段的保護： 地址越界保護地址越界保護存取控制保護存取控制保護記錄共享段和進程的記錄共享段和進程的信息，以便共享段的信息，以便共享段的分配和回收分配和回收（1 1）“分頁分頁”是系統(tǒng)活動，用戶無法介入，頁的大小固定是系統(tǒng)活動，用戶無法介入，頁的大小固定“分段分段”是用戶可見的，段大小可變是用戶可見的，段大小可變（2 2）頁式信息的物理單位，不是完整的邏輯單位）頁式信息的物理單位，不是完整的邏輯單位段是完整的邏輯信息單位段是完整的邏輯信息單位（3 3）分頁的作業(yè)空間是一維的，是單一線性空間）分頁的作業(yè)空間是一維的，是單一線性空間分段的作業(yè)空間是二維的。分段的作業(yè)空間是二維的。引入原因：引入原因：分頁的優(yōu)點：分頁的優(yōu)點：分段的優(yōu)點：分段的優(yōu)點：存儲器利用率高存儲器利用率高符