操作系统C第4章存储器管理2

1、复复 习习 什么是固定分区分配？什么是固定分区分配？ 什么是动态分区分配？什么是动态分区分配？4.4 基本分页存储管理基本分页存储管理 连续分配方式会形成许多内存连续分配方式会形成许多内存“碎片碎片”，虽然可以，虽然可以通过通过“紧凑紧凑”的方法使碎片形成一个可用的大空间，的方法使碎片形成一个可用的大空间，但须付出很大的系统开销。但须付出很大的系统开销。 消除碎片而又无须系统拼凑的最好的办法是消除碎片而又无须系统拼凑的最好的办法是离散分离散分配方式。配方式。 离散分配的基本单位是离散分配的基本单位是页页叫做叫做分页存储管理方式分页存储管理方式，如果基本单位是如果基本单位是段段则称为则称为分段存

2、储管理方式分段存储管理方式。 基本分页存储管理方式：基本分页存储管理方式： 在分页存储管理方式中，如果不具备页在分页存储管理方式中，如果不具备页面面对换对换功能，则称为基本的分页存储管功能，则称为基本的分页存储管理方式。它不具有支持理方式。它不具有支持虚拟存储器虚拟存储器的功的功能能4.4.1 页面与页表页面与页表1.页面页面1）页面和物理块）页面和物理块 将进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的将进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片，称为页面或页。片，称为页面或页。 为各页编号，从为各页编号，从0开始，如第开始，如第0页、第页、第1页页 相应的把内存空间分成若干个与页面大小相等相应的把内

3、存空间分成若干个与页面大小相等的物理块（页框）的物理块（页框） 为各物理块编号：如第为各物理块编号：如第0块、第块、第1块、第块、第2块块页内碎片页内碎片 由于进程的最后一页经常装不满一个物由于进程的最后一页经常装不满一个物理块而形成不可用的碎片，叫做页内碎理块而形成不可用的碎片，叫做页内碎片。片。2）页面大小）页面大小 页面大小选择应适中页面大小选择应适中 页面太小：使内存碎片减小，提高内存页面太小：使内存碎片减小，提高内存利用率；但使进程占用较多的页面，页利用率；但使进程占用较多的页面，页表过长，占用大量内存；使页面频繁换表过长，占用大量内存；使页面频繁换入换出。入换出。 页面太大：减少页

4、表的长度，但使页内页面太大：减少页表的长度，但使页内碎片增大。碎片增大。 页面大小应是页面大小应是2的幂，通常是的幂，通常是512B8KB2. 地址结构地址结构逻辑地址由逻辑地址由 组成组成如地址长度如地址长度3232位，则可容纳位，则可容纳2 22020=1=1M M个页面，个页面， 每每页大小为页大小为2 21212= 4= 4KBKB页内偏移页内偏移D页号页号P3112 110 对于某特定机器，其地址结构是一定的。对于某特定机器，其地址结构是一定的。若给定一个逻辑地址空间中的地址若给定一个逻辑地址空间中的地址A，页页面的大小为面的大小为L，则页号则页号p和页内偏移和页内偏移d可可求得：求

5、得： p=INT d=A MOD L 如果系统的页面大小为如果系统的页面大小为1KB，设逻辑地设逻辑地址址A=2170B,则该地址的页号和页内偏移？则该地址的页号和页内偏移？A/L3. 页表页表 页表：系统为每个进程在内存中设立一页表：系统为每个进程在内存中设立一张页表，实现从页号到物理块号的地址张页表，实现从页号到物理块号的地址映射，从而使分散存储的程序能够正确映射，从而使分散存储的程序能够正确的执行。的执行。 进程逻辑地址空间的每一页都对应一个进程逻辑地址空间的每一页都对应一个表项表项, 每个表项记录了相应页在内存中对每个表项记录了相应页在内存中对应的物理块号应的物理块号. 如下图如下图4

6、.4.2 地址变换机构地址变换机构 实现逻辑地址到物理地址的变换实现逻辑地址到物理地址的变换 实际的任务是逻辑地址中的页号转换为实际的任务是逻辑地址中的页号转换为内存中的物理块号。内存中的物理块号。 页内地址页内地址无须转换无须转换。 地址变换是通过页表完成的。地址变换是通过页表完成的。1. 基本的地址变换机构基本的地址变换机构 页表的功能可以由一组专门的寄存器来页表的功能可以由一组专门的寄存器来实现，一个页表项放在一个寄存器中。实现，一个页表项放在一个寄存器中。 页表一般驻留内存。页表一般驻留内存。 系统中只设置一个页表寄存器系统中只设置一个页表寄存器PTR，存存放页表的始址和页表的长度放页

7、表的始址和页表的长度 进程未执行时，页表存的始址和长度放进程未执行时，页表存的始址和长度放在进程的在进程的PCB中。中。地址变换过程地址变换过程 当进程要访问某个逻辑地址空间中的数据时，当进程要访问某个逻辑地址空间中的数据时，地址变换机构自动得将相对地址分为页号和页地址变换机构自动得将相对地址分为页号和页内地址。内地址。 以页号为索引检索页表。以页号为索引检索页表。 检索之前，先将页号与页表长度比较，如果页检索之前，先将页号与页表长度比较，如果页号大于或等于页表长度，则产生越界中断。号大于或等于页表长度，则产生越界中断。 将页表始址与页号和页表项长度的乘积相加，将页表始址与页号和页表项长度的乘

8、积相加，找到该表项在页表中的位置。找到该表项在页表中的位置。 找到相应的物理块号找到相应的物理块号 转换成物理地址。转换成物理地址。分页概念小结：分页概念小结： 逻辑空间分页，物理空间分块逻辑空间分页，物理空间分块页与块同样大，页连续块离散页与块同样大，页连续块离散用页号查页表，由硬件做转换用页号查页表，由硬件做转换例题：例题： 在页式存储管理方法中，假定一页的大小为在页式存储管理方法中，假定一页的大小为1KB，若一条指令在作业中的逻辑页号为若一条指令在作业中的逻辑页号为2，页内偏移为页内偏移为200，该逻辑页对应的物理块的块，该逻辑页对应的物理块的块号为号为7，则以四位十六进制表示的该指令的

9、逻，则以四位十六进制表示的该指令的逻辑地址为（辑地址为（ ）H，物理地址为（物理地址为（ ）H。解：解： 已知已知20022007 f d P d逻辑地址逻辑地址=P1K+d=21024+200=（2248）10 =（100011001000）2=（08C8）16物理地址物理地址=f1K+d=71024+200=（7368）10 =（1110011001000）2=（1CC8）16例题转换过程示意图例题转换过程示意图CPU20022007724120页表地址寄存器页表地址寄存器P df d7块块200内存内存第7块偏移200单元2 具有快表的地址变换机构具有快表的地址变换机构思考题思考题 1

10、某系统采用页式存储管理策略，拥有逻某系统采用页式存储管理策略，拥有逻辑空间辑空间32页，每页页，每页2K，拥有物理空间拥有物理空间1M 1)写出逻辑地址的格式写出逻辑地址的格式 2)若不考虑访问权限等，进程的页表有若不考虑访问权限等，进程的页表有多少项？每项至少有多少位？多少项？每项至少有多少位？ 3)如果物理空间减少一半，页表结构应如果物理空间减少一半，页表结构应如何修改？如何修改？思考题思考题 2 已知某分页系统，主存容量为已知某分页系统，主存容量为64K，页页面大小为面大小为1K，对一个对一个4页大的作业，其页大的作业，其0, 1, 2, 3页分别被分配到主存的页分别被分配到主存的2,

11、4, 6, 7块块中。中。 1）将十进制的逻辑地址将十进制的逻辑地址1023、2500、3500、4500转换成物理地址转换成物理地址 2）以十进制的逻辑地址以十进制的逻辑地址1023为例画出地为例画出地址变换过程图址变换过程图动态分区分配算法练习题动态分区分配算法练习题 某系统采用动态分区分配方式管理内存，某系统采用动态分区分配方式管理内存，内存空间内存空间640k,高端高端40k存放操作系统。在存放操作系统。在内存分配时优先使用低端空间，对下列请内存分配时优先使用低端空间，对下列请求序列，分别绘图表示首次适应算法和最求序列，分别绘图表示首次适应算法和最佳适应算法进行内存分配和回收后内存的佳适