交通923、927操作系统电子课件zgsosjiaoan

106四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿主讲教师：翟高寿（副教授）联系电话：(办)电子邮件：制作人：翟高寿制作单位：北京交通大学计算机学院《操作系统》206四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿第四章存储器管理4.1程序的装入和链接4.2连续分配方式4.3基本分页存储管理方式4.4基本分段存储管理方式4.5虚拟存储器概念及关键技术4.6请求分页存储管理方式4.7请求分段存储管理方式306四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿4.4

基本分段存储管理方式4.4.1分段存储管理方式的引入4.4.2分段系统的基本原理4.4.3信息共享4.4.4段页式存储管理方式406四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿分段存储管理方式的引入满足用户在编程和使用上的多方面要求方便编程（作业基于逻辑关系自然分段）

LOAD1,[A]|<D>; STORE1,[B]|<C>;信息共享信息保护 （分段作为信息的逻辑单位）动态链接动态增长（特别是数据段地动态增长）506四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿4.4

基本分段存储管理方式4.4.1分段存储管理方式的引入4.4.2分段系统的基本原理4.4.3信息共享4.4.4段页式存储管理方式606四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿分段作业地址空间被划分为若干段，每个段定义了一组逻辑信息，如主程序MAIN、子程序段X、数据段D及栈段S，各段均有自己的名字（段号）每个段都从0开始编址，并采用一段连续的地址空间，且段的长度取决于相应的逻辑信息组的长度，因而各段长度可不等整个作业的地址空间是二维的，其逻辑地址有段号(名)和段内地址所组成31

1615

0

段号段内地址706四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿利用段表实现地址映射示意图作业空间段表内存50K200K35K280K30K360K40K410K段长段号01(MAIN)=0050K(X)=1035K(D)=2030K(S)=3040K基址23(MAIN)=050K(X)=135K(D)=230K(S)=340K200K280K360K410K806四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿分段系统地址变换机构段表始址段表长度段表寄存器段号(2)段内地址(116)逻辑地址寄存器段表2164物理地址寄存器+≦越界中断2005K1K3K3002K5006900段长段号01基址23+≦越界中断低四位为0906四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿分页与分段存储管理的比较相似之处实现机制（离散分配、地址映射机构）目的及内涵系统管理需要/用户需要、物理/逻辑单位分页/段长度固定与否、决定因素(系统硬件/信息性质)作业地址空间维数一维/二维、程序员编程1006四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿4.4

基本分段存储管理方式4.4.1分段存储管理方式的引入4.4.2分段系统的基本原理4.4.3信息共享4.4.4段页式存储管理方式1106四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿可重入代码（纯代码）一种允许多个进程同时访问的代码为使各个进程所执行的代码完全相同，绝对不允许可重入代码在执行中有任何改变，所以它是一种不允许任何进程对其进行修改的代码但事实上，大多数代码在执行时都有可能发生改变，例如其中用于控制程序执行次数的变量及指针、信号量及数组等。为此，在每个进程中都必须配备局部数据区，并把在执行中可能改变的部分都拷贝到该数据区。这样，在程序执行时，只去对属于特定进程私有的数据区中的内容进行修改，而不去改变共享的代码，这时的可共享代码即成为可重入代码1206四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿信息共享比较举例说明多个用户对文本编辑程序的共享某多用户系统，可同时接纳40个用户，假设均在执行Editor进行文本编辑。若该文本编辑程序含有160KB的代码区和40KB的数据区，则总共需有8000KB的内存空间来支持40个用户。如果该文本编辑程序代码是可重入的，则无论分页系统还是分段系统该程序代码都能被共享，即内存中只需保留一份文本编辑程序的副本，因而所需内存空间仅为40×40+160=1760KB1306四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿基于分页的文本编辑器共享CodePage1CodePage2…CodePage40DataPage1…DataPage10进程1…CodePage1CodePage2CodePage3CodePage4…CodePage40DataPage1…DataPage10DataPage1…DataPage10…内存…22CodePage1CodePage2…CodePage40DataPage1…DataPage10进程22122…6061…70进程1页表…2122…6071…80进程2页表2124236160807170160KB40KB160KB40KB1406四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿基于分段的文本编辑器共享EditorDataSeg1进程1…EditorDataSeg1…DataSeg2…内存…80K进程2进程1段表…240KEditorDataSeg1160K80K40K240K段长段号01基址进程2段表160K80K40K380K段长段号01基址280K380K420K1506四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿4.4

基本分段存储管理方式4.4.1分段存储管理方式的引入4.4.2分段系统的基本原理4.4.3信息共享4.4.4段页式存储管理方式1606四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿段页式存储管理方式的引入分页与分段存储管理各有优缺点分页系统能有效地提高内存利用率分段系统则能很好地满足用户需要分页/段存储管理各取所长、有机结合既具有分段系统便于实现、分段可共享、易于保护、可动态链接等一系列优点；又能像分页系统那样很好地解决内存的外部碎片问题以及为各个分段离散地分配内存等问题1706四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿段页式存储管理方法分段与分页原理的结合先将用户程序按信息性质分为若干段（赋予一个段名），再把每个段划分为若干页主程序段04K8K12K15K16K子程序段04K8K数据段04K8K10K12K段号段内页号页内地址段页式存储管理地址结构1806四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿利用段表和页表实现地址映射段号状态页表大小页表始址0111213041段表第0段页表内存页号状态物理块号0111213141第1段页表…页号状态物理块号0111213041段表大小段表始址段表寄存器1906四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿段页式系统的地址变换结构段表始址段表长度段表寄存器段号段内页号页内地址逻辑地址寄存器BlockNo页表BlockNo块内地址物理地址寄存器+≦越界中断页号物理块号段表段号页表长度+页表始址状态越界中断≦2006四月2023北京交通大学计算机学院翟高寿4.4

基本分段存储管理方式4.4.1分段存储管理方式的引入4.4.2分段系统的基本原理4.4.3