四川大学：《计算机操作系统 Operating System Principles》课程教学资源（PPT课件讲稿）第6章 存储器管理

第6章存储器管理 ■计算机的存储系统主要包括内存储器和外存储器。 外存储器保存的信息必须进入内存储器后才能被处 理器运行。 ■存储器管理是操作系统的主要功能之 ■内存管理分为连续管理方式和离散管理方式

第6章 存储器管理 ◼ 计算机的存储系统主要包括内存储器和外存储器。 ◼ 外存储器保存的信息必须进入内存储器后才能被处 理器运行。 ◼ 存储器管理是操作系统的主要功能之一。 ◼ 内存管理分为连续管理方式和离散管理方式

知识点分布 高级知识>中级知识>基础知识 进程 虚存 分页分段 同步 页面分配 文件系统 信号量 I/O 页面置换/ 磁盘管理 实践教学 2021/2/2 《计算机操作系统》-第6章 3/130

2021/2/2 《计算机操作系统》-第6章 3/130 知识点分布 难点 高级知识 中级知识 基础知识 进程 同步 信号量 虚存 页面分配 页面置换 分页分段 文件系统 I/O 磁盘管理 实践教学

讲在前面一存储管理目的 操作系统的“方便”性 ■便于用户装入程序,无须了解底层细节 可实现动态的存储空间伸缩,适应不同程序的需要 操作系统的“合理”性 ■合理分配內存空间,保证多道程序的顺利运行 ■合理保护内存空间,防止各种可能的破坏泄漏 ■操作系统的“有效”性 ■有效保持内存空间的可用性,防止对资源的浪费 有效实现“小空间大容量”,提高计算机的适应性 ■有效配合CPU的调度过程,实现系统运行的稳定 2021/2/2 《计算机操作系统》-第6章 4/130

2021/2/2 《计算机操作系统》-第6章 4/130 讲在前面－存储管理目的 ◼ 操作系统的“方便”性 ◼ 便于用户装入程序，无须了解底层细节 ◼ 可实现动态的存储空间伸缩，适应不同程序的需要 ◼ 操作系统的“合理”性 ◼ 合理分配内存空间，保证多道程序的顺利运行 ◼ 合理保护内存空间，防止各种可能的破坏泄漏 ◼ 操作系统的“有效”性 ◼ 有效保持内存空间的可用性，防止对资源的浪费 ◼ 有效实现“小空间大容量”，提高计算机的适应性 ◼ 有效配合CPU的调度过程，实现系统运行的稳定

讲在前面一存储管理目的 使得用户和用户程序不涉及内存物理的细节。 为用户程序完成程序的装入。 提高内存的利用率,弥补用户对内存容量的 需求与内存实际容量之间的差距。 解决内存速度与CPU速度不匹配的问题。 实现内存共享。 2021/2/2 《计算机操作系统》-第6章 5/130

2021/2/2 《计算机操作系统》-第6章 5/130 讲在前面－存储管理目的 ◼ 使得用户和用户程序不涉及内存物理的细节。 ◼ 为用户程序完成程序的装入。 ◼ 提高内存的利用率，弥补用户对内存容量的 需求与内存实际容量之间的差距。 ◼ 解决内存速度与CPU速度不匹配的问题。 ◼ 实现内存共享

讲在前面一存储管理的功能 内存的管理、分配与回收 空间的使用情况记录位图、分配表、分区表 空间的分配与回收一定长与不定长、静态与动态 ■地址重定位(地址映射 ■物理地址与逻辑地址的差别 实模式与保护模式 ■共享与保护 内存共享:进程与线程、中间件应用 内存保护:如何防止地址越界或操作越权? 内存的扩充 虚拟存储:如何使用小内存空间来运行大的程序? 2021/2/2 《计算机操作系统》-第6章 6/130

2021/2/2 《计算机操作系统》-第6章 6/130 讲在前面－存储管理的功能 ◼ 内存的管理、分配与回收 ◼ 空间的使用情况记录—位图、分配表、分区表 ◼ 空间的分配与回收—定长与不定长、静态与动态 ◼ 地址重定位（地址映射） ◼ 物理地址与逻辑地址的差别 ◼ 实模式与保护模式 ◼ 共享与保护 ◼ 内存共享：进程与线程、中间件应用 ◼ 内存保护：如何防止地址越界或操作越权？ ◼ 内存的扩充 ◼ 虚拟存储：如何使用小内存空间来运行大的程序？

讲在前面一地址空间 程序的名空间 ■用户编程所用的地址称为逻辑地址(或程序地址, 或虚地址) 由逻辑地址组成的空间称为逻辑地址空或程 序地址空间) ■内存的每个存储单元都有一个编号,这种编号称 为内存地址(或称为物理地址,绝对地址) 内存地址的集合称为内存空间(或吻理地址空间) 2021/2/2 《计算机操作系统》-第6章 7/130

2021/2/2 《计算机操作系统》-第6章 7/130 讲在前面－地址空间 ◼ 程序的名空间 ◼ 用户编程所用的地址称为逻辑地址(或程序地址， 或虚地址)。 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)。 ◼ 内存的每个存储单元都有一个编号，这种编号称 为内存地址(或称为物理地址，绝对地址)。 内存地址的集合称为内存空间(或物理地址空间)

讲在前面一地址空间 源程序 逻辑地址空间 物理地址空间 源程序经过汇编或编译后,形成目标程序,每个目标程序 都是以0为基址顺序进行编址的,原来用符号名访问的单元 用具体的数据—单元号取代。 这样生成的目标程序占据一定的地址空间,称为作业的逻 辑地址空间,简称逻辑空间。 在逻辑空间中每条指令的地址和指令中要访问的操作数地 址统称为逻辑地址

2021/2/2 《计算机操作系统》-第6章 8/130 地址映射 Load A 200 3456 。 。 物理地址空间 Load A data1 data1 3456 源程序 Load A 200 3456 编译 连接 逻辑地址空间 源程序经过汇编或编译后，形成目标程序，每个目标程序 都是以0为基址顺序进行编址的，原来用符号名访问的单元 用具体的数据——单元号取代。 这样生成的目标程序占据一定的地址空间，称为作业的逻 辑地址空间，简称逻辑空间。 在逻辑空间中每条指令的地址和指令中要访问的操作数地 址统称为逻辑地址。 讲在前面－地址空间

讲在前面一地址空间 源程序 逻辑地址空间 物理地址空间 把内存分成若干个大小相等的存储单元,每个单元给一个编 号,这个编号称为内存地址(物理地址、绝对地址、实地址) 存储单元占8位,称作字节(byte)。 物理地址的集合称为物理地址空间(主存地址空间),它是 个一维的线性空间

2021/2/2 《计算机操作系统》-第6章 9/130 地址映射 Load A 200 3456 。 。 1200 物理地址空间 Load A data1 data1 3456 源程序 Load A 200 3456 0 100 200 编译 连接 逻辑地址空间 BA=1000 把内存分成若干个大小相等的存储单元，每个单元给一个编 号，这个编号称为内存地址（物理地址、绝对地址、实地址）， 存储单元占8位，称作字节（byte）。 物理地址的集合称为物理地址空间（主存地址空间），它是 一个一维的线性空间。 讲在前面－地址空间

讲在前面一存储管理的方案 ■分区存储管理→□是种连续存储管理方案 是一种不连续存储管理方案 段式存储管理 是一种不连续存储管理方案 是一种不连续存储方案,如 ■页式存储管理 是存储扩充的两种技术,其 中交换技术的优点是编写程 段页式存储管理川序时不需要特殊的控制,也 不会影响程序的结构。 ■交换和覆盖技术 2021/2/2 《计算机操作系统》-第6章 l0/130

2021/2/2 《计算机操作系统》-第6章 10/130 讲在前面－存储管理的方案 ◼ 分区存储管理 ◼ 段式存储管理 ◼ 页式存储管理 ◼ 段页式存储管理 ◼ 交换和覆盖技术 ◼ 是一种连续存储管理方案， ◼ 是一种 但需要一次性全部装入内存 不连续存储管理方案，。 段和段之间可以不连续，但 需要一次性全部装入内存。 ◼ 是一种不连续存储管理方案， ◼ 是一种 也需要一次性全部装入内存 不连续存储方案，如。 果采用纯分页和分段思想， 需要一次性全部装入内存； 如果采用虚拟存储思想，则 不需要一次性全部装入内存。 ◼ 是存储扩充的两种技术，其 中交换技术的优点是编写程 序时不需要特殊的控制，也 不会影响程序的结构

本章目录 →>■6.1存储器管理概述 ■存储器的层次 程序准备执行 ■覆盖技术 紧凑技术 对换技术 6.2连续存储空间管理 63分页式存储管理 64分段式存储管理 2021/2/2 《计算机操作系统》-第6章 ll/130

2021/2/2 《计算机操作系统》-第6章 11/130 本章目录 ◼ 6.1 存储器管理概述 ◼ 存储器的层次 ◼ 程序准备执行 ◼ 覆盖技术 ◼ 紧凑技术 ◼ 对换技术 ◼ 6.2 连续存储空间管理 ◼ 6.3 分页式存储管理 ◼ 6.4 分段式存储管理