第四章存储管理

第四章存储器管理

本章所涉及的内容一、存储器管理的功能二、存储器管理中的几个概念三、存储器管理所采用的各种方案的实现、原理、采用的数据结构、分配和回收算法四、各种方案的优缺点存储器是现代计算机系统的操作中心，为CPU提供执行的指令和数据，与I/O系统频繁地进行数据交换。多道程序共享主存，主存的分配，存储保护。用户程序和非常驻的系统程序随机且动态地进入系统，无法预先确定其存储位置，所以不能按绝对地址编址。存贮器管理的目的：一是方便用户使用，二是提高存贮器的利用率。4.1引言存储体系和层次结构

一、存储器管理功能存储器分配及回收：主要解决多道程序共享主存和如何进行主存分配的问题。地址转换或重定位：研究各种地址变换方法及相应的地址变换机构。存储器保护：保证进入主存的各道作业都在自己的存储空间内运行，互不干扰。存储器扩充：研究采用多级存储技术实现虚拟存储器及所用的各种管理算法。存储器共享：研究并发执行的进程如何共享同一主存中的程序和数据的问题。4.1.2存储器管理中涉及的几个概念地址空间：程序名字空间：源程序中的各种符号名的集合所限定的空间。如源程序中的数据和子程序通常是用符号名进行访问的。地址空间：经编译后，源程序中的各种符号名转换成机器指令和数据组成的目标程序，且用实际地址码替换符号地址。把目标代码所限定的地址域叫该程序的地址空间。这些程序的地址都是从“0”开始的，程序中的其他地址都是相对于起始地址计算的。地址空间中的地址叫做相对地址（或逻辑地址，又叫虚地址）。2.存储空间是指物理存储器中全部物理存储单元的集合所限定的空间。每个存储单元都有它自己的编号地址。该地址被称为绝对地址，或物理地址，或实地址。存储空间的大小：由系统的硬件配置决定的。[一个程序只有从地址空间装入到存储空间后才能运行。]3.地址重定位(Relocation)

把程序地址空间的逻辑地址转换为存储空间的物理地址的工作叫地址重定位。又叫地址映射，或地址变换。地址重定位的原因：地址空间的逻辑地址往往与分配到的存储空间的物理地址不一致，而处理机执行用户程序时，所要访问的指令和数据地址必须是实际的物理地址。装入程序：负责把用户程序由地址空间装入到存储空间。地址重定位分：静态重定位、动态重定位。静态重定位：地址转换工作是在程序执行前由装入程序集中一次完成。

特点：无硬件变换机构；为每个程序分配一个连续的存储区；在程序执行期间不能移动，主存利用率低；难以做到程序和数据的共享。动态重定位：装入程序把程序和数据原样装入到已分配的存储区中，然后把这个存储区的起始地址送入重定位寄存器中。在程序执行时，再将相对地址转换成绝对地址。

优点：①主存利用率高。在存储区域可移动用户程序。移动后，只要修改重定位寄存器即可。②程序不必占有连续的存储空间。

③便于多用户共享同一程序。静态地址重定位过程…Movr1,[500]…1234…0100500599Movr1,[1500]010001100150016001234…………作业的地址空间存储空间装入程序把程序装入起始地址为1000的内存区把程序装入起始地址为1000的内存区…Movr1,[500]…1234…0100500599作业的地址空间Movr1,[500]010001100150015991234…………存储空间1000+重定位寄存器逻辑地址物理地址动态地址重定位过程4.存储器保护防止地址越界：进程运行时所产生的所有访问存储器的地址都要被检查，确保只访问为该进程分配的存储空间。正确地进行存取：对所访问的存储空间的操作方式进行检查，防止由于误操作而破坏被存储的内容。5.存储器共享既可以共享数据区，又可以共享程序区。被共享的程序叫可重入程序，其代码无论执行多少遍，都保持不变。具有这种性质的程序又叫纯代码。是一种最简单的存储管理方式。通常只能用于单用户、单任务OS中。主存只有一个用户作业。在这种管理方法下，存储器划分为两部分：一部分是操作系统，另一部分是用户作业。采用静态分配方式，即作业一旦进入内存，就要等到它执行结束后才能释放内存。因此不支持虚拟存储方式。存储保护容易：易判断地址是否越界。4.2单用户单道程序的存储器分配如，IBMPC机的DOS操作系统采用的结构高8k区域1MB它把主存划分成若干个分区，除了操作系统占用一个分区之外，其余的每一个分区容纳一个程序。分区分配分为固定式分区和可变式分区。一、固定式分区二、可变式分区/动态分区三、分区管理的存储器保护四、分区管理的优缺点4.3多用户多道程序的存储分配——分区分配4.左3.骡1固定坡式分寒区把主替存预肚先划度分成几个茅大小柏不等寒的分豪区。当作替业到衣达时测，选警择一罩个适抓合作皆业要冬求的兄最小象空闲帽区分虎给作玩业，洗或当演没有础可用盘的空秩闲分章区时我，让爽其在馒该分吓区队艳列中寸等待锈。图4.蓬3（a)多作容业队愉列：图4.霸3(b)单作畜业队桌列：图4剖.3固定或式分叙区的就组织(b)单作业队列

(a)多作业队列

分区3(200K)分区2(100K)分区4(132k)

分区1(50K)操作系统分区3(200K)分区2(100K)分区4(132k)

分区1(50K)操作系统让作咳业按芦大小置分别钻排入各趋分区罗队列球中等取待作业作业得到努一个自空闲喇分区零，就装草入一秧个作吴业主存桨分区崖说明千表:实现干固定席式分恼区管掩理，董描述设各分瞒区的曲分配好情况市。[例切]分区逮起始禁地址拼分痕区大辨小果占蜜用标厌志50k鼓30厕k吃J180晋k薯10昏0k村018煤0k程2暮00套k住J238乏0k究1疯32客k只0图4略.4固定青式分挑区主摘存使锹用情脉况表内存谜管理吴过程：当有辉一个怖用户饼程序占要装介入内使存时盖，由内存帐分配定程序恒检索流分区题说明载表，从裳表中理找出阴一个乳能满茶足要捉求的小尚未冒分配救的分厉区分货给该治程序哄，然但后修果改分夸区说臭明表胀中该炮分区秃表项屠的状态；若找奶不到免大小悄足够诸的分佩区，干则拒绝为该价程序费分配砖内存枯。当进程斤执行鸣完毕，不迎再需唉要内齿存资尼源时议，管买理程酿序将贤对应嘉分区穷的状态置为未分袄配即可否。缺点：主仿存利晃用不市充分。因臂为作更业的榆大小扰不可语能刚耕好等爆于某纲个分燥区的浙大小村，绝章大多便数已条分配鉴的分顶区中金，都设有一宰部分翼存储阔空间杯被浪妄费掉疾了。优点：简辉单。根据翠作业啄的大太小动态仅地划能分分巷区，使予分区顿的大疮小正辽好等侵于作兄业大漂小。各分反区的佛大小酸是不津定的法；内存鸽中分塌区的叹数目夸也是刺不定佣的。[例每]如图4.蹄5所示趟。进程A在主芦存；进程B和C从盘盆上装滔入；进程A运行伶完；进程D装入惑，进锦程B完成害调出演主存愁；进程E装入跌主存女。4.奶3.锣2可变愁式分愧区/动态辉分区14另0k1M20k0Pa120kOS(a)1M140k20k0Pa120kOS(b)Pb30kPc100k270k170k1M140k0OS(c)Pb30kPc100k270k170k1M100k0Pd80kOS(d)Pc100k270k170k20k70kPd80kOS(e)Pc100k10kPe(60k)图4.5可变式分区的使用情况阴影部分为空闲区系统娇中必于须配坛置相赏应的落数据碌结构，用瞒来记愚录内楚存的被使用标情况置，为分剧配提随供信向息，实现猪分区炕分配朗。常用涂的用举于管零理可闹变式犯分区锦的数锤据结爱构：分区严说明诸表、空闲疏区链揉表。1.管理误分区欠使用且的数墙据结许构分区怀说明绕表：串已分衬配区可表，隐未分号区说柱明表。当为原作业学分配供主存康时：首先膀从未分啦配区依表中找竖一个聪足以妙容纳皱该作痕业的袭空闲嘱区，爽若这伍个分辈区比狸较大泡，则逝一分招为二任，一凤部分尽分配胖给作屠业，宋另一瓜部分欠仍作菌为空文闲区金留在尤表中姥。再在已分运配区亲表中找桐一个拆空表景目，粮填入律新分舟配作狱业的炕信息泡。图4.骂6中的默两张纲表的枝内容线就是棍对图4.容5(e)情况体的描政述。（1）岩分区确说明斥表(a)已分配区表(b)未分配区表

图4.6可变分区分区说明表始址始址长度长度占用标志占用标志20K80K100K60K170K100K160K10K270K730K有效有效空空空┆┆PdPePc对图4.林5(e)情况勉的描咸述当作算业运像行完币成撤彩离系步统时料：将回佣收的耐分区延登记昆在未分义配区栋表中。将该遇作业类占用炸的已分束配区宰表目置为胸空。优点：比婶较直转观、比简单逝。缺点：由僻于主逗存分劣区个野数不走定，咏所以卷表格抛长度且的设辜置，征或者粱表格旺不够另用或眠者造恨成表训格浪催费。（2）肾空闲担区链为了直实现呢对空颠闲分铺区的较分配存和链探接，屯在每筹个空宁闲分缘瑞区的管两端丧设置垄附加昂信息剃。(1摔)状态渗信息：城“0”表示纽奉该区幸空闲闹，“1”表示遇已分挎配。(2市)该区软的大筛小(以字卫或块果为单宗位)。(3驴)指针：分遥别指湖向其般上或额其下浅分区柳的位哲置。摄通常香首字届指针(又叫前向岁指针)指向渡下一匀分区怪，尾首字指盆针(又叫后向繁指针)指向扩其上哈一分嫩区位翁置。滥下图柳给出鞠了带殃有表父格信泼息的早分区鸭格式旬。所有横空闲车区连眼成一皂个双向抱链。系统卷设置权一个惊链表头指桌针he劝ad惑，指向闷链中僵第一丘个空佩闲区即位置宗。状态位

分区大小（N+2）前向指针大小为N的已分配区或空闲区状态位

分区大小（N+2）

后向指针字字图4问.6植(b)的未冷分配僻区表用空刊闲区添链表范表示晒：0010投k10滔k27脚0k∧0073数0k73裤0k16淹0k∧16茅0k16饶0k27异0k图4群.8空闲眨区链he营ad2.常用照的空摊闲区砍链的吉管理乏的三央种分竹配算匀法首次纽奉适应针法、拴最佳弯适应废法、手最坏侮适应劝法。（1）首次烧适应(fi餐rs亡t叙fi冈t)法：要脸求空著闲区斑按地址衔递增的次劈燕序排睬列。丝式当进声行内松存分灾配时吃，从布起始气地址孤最小机的空凑闲区开始弟扫描，直到眼找到位一个规能满遥足其爸大小床要求耍的空到闲区祸为止。分柿一块妄给请趋求者转，余下雕部分最仍留践在空区闲链蛇中。特点：优先禽利用低地枝址部逮分的珍空闲即区，圈保留校了高抢地址水部分辅的大许空闲炼区。低地拐址端可能滥留下欧许多苏很少塑的空锤闲区，而吊每次舱查找舞是从变低地很址部耕分开济始，绩会增加止查找纪开销叛。(2卫)下次葬匹配愚法(ne怕xt裤-f斜it海)：按分馋区的歌先后企次序斤，从绞上次脉分配革的分亡区起充查找勒（到肾最后跟分区差时再泽回到肥开头作），掠找到想符合做要求筹的第葱一个奏分区施。特点饲：该算秒法的炼分配购和释洞放的卵时间笑性能上较好鲁，使蒙空闲浪分区羽分布物得更钢均匀绘，但兵较大谷的空否闲分云区不云易保牵留。（3）最孝佳适穿应(be况st味f厚it顷)法：存观储分窗配程俊序要粘扫描知所有令空闲筝区，袖以获位得能纳满足春进程蕉需求帖且为孙最小箩的空忆闲区零。如果鲁该空绑闲区承大于判作业坐的大鬼小，蛛则将剩锹余空花闲区涉仍留拴在空丸闲区值表中单。改进：可从小怖到大对空梯闲区锐排序耀，方柿便查仪找。特点：因为斜分配徐分区益要查冰找整脆个链透表，凭所以成比首瓶次适悦应算苗法效率书低。因为暂它可避能把块主存添划分抢得更柔小，畏成为偶无用素的碎片，所飘以它楼比首亲次适葛应要浪弄费更闯多的系空贮构空间。（4）最坏锅适应(wo瞧rs宴t释fi姻t)法：分配颜存储锤空间刚时，屯要扫纱描整垃个空举闲区职表，直直到顺找到耳能满遮足进辛程要晴求且网为最大的空阁闲区惯为止华。然赛后，畅一分详为二孕，一宗部分幕给进缓程，积另一疮部分滑仍留有在表蜜中。想法：使背剩下汽的空帜闲区姨仍能泳分配飞给其槐它进阁程。改进：从大到泪小对空披闲区排序，以放提高呀查找惯速度木。缺点：由韵于最毙大的吊空闲雄区总霉是首税先被雅分配祝而进付行划客分，盟当有大化作业桌到来时，跟其存况储空芝间的枝申请废往往毅得不科到满碰足。回收悼一个增释放旬区若释放妻区与空闲适区相邻融接，叔要进行悉合并。[例星]以首次尸适应责法说明系统奥回收悄进程释放猾区存在痕的四灭种可宫能情烘况。制设与释放银区R相邻的两区个空闲澡区分别沉为F1和F2。(a铅)醉R与F1相邻奇接：F1的首住地址+F1的大守小=R的首地抗址。只持要修敌改F1的大喉小=F1的大挺小+R的大房诚小，其寨它参粥数不竟变和炎在链虫中的释位置茅不变垒。空闲区F1释放区R低地址高地址占用区2低地址高地址占用区2空闲区F1(a)合并后(b)R与F2相邻蚀接，R的首地腥址+R的大扮小=F2的首冶地址。需糖修改F2的首退地址=R的首地庭址，F2的大株小=F2的大胆小+R的大占用区1释放区R空闲区F2空闲区F2占用区1(b)合并后(c)先将R与F2合并，记纹为F2搂。再将F碍2与F1合并，并妄将F2从链似中删咸除。空闲区F1释放区R空闲区F2空闲区F1(C)合并后(d)若释冬放区R上下果都不功邻接诱空闲苍区，将佩其插入空闲赖区链嫁的适斤当位鼻置即头可。3.位图阴法使用继位图所，存警贮空障间被净划分科成大获小相智等的舌若干航个分配童单位，称广为块。它闻可以殃为小到钩几个焰字节沉，大日到几k字节。位盐图中经的每一室位相烛应于粱一个烦块，0表示菜空闲金，1表示寸被占傻用。A进程BCDE…1什1链1如1址10抱0畅01续1每1并1站1煌11扰11秆10茧01喷1反1讽11睛11注1饲10狼0招0…位图决大小由存贮构空间迫容量与分配哗单位的大捕小决同定。寒分配赢单位押小，慈位图肢大；膏分配阳单位筋大，雁位图栽小。进程形的大趋小不杜是分配堡单位的整淹倍数：分配泛单位均越大须，空白间浪晋费将朗越大。装入挪：当要装入具有k个存忽贮分爱配单系位的贩进程锯时，存贮识管理右程序必须裹扫描贞整个冒位图，寻规找连续k个为0的位稍。若贵找到佣，将来其装炭入。岗否则椅，进忘程等岁待。释放眨：当进仁程释放其占舌用区荣时，羞按其谢占用头区覆燃盖的遇存储芬块数泽将位角图对绍应的糕位清0。分配时，界要将位图勤中找腔到的锅位转换计为主存委地址；回收时，上要进哥行反转民换。较少像采用椅这种明方案素，因为于查找蚁位图纹的操忠作很费储时。4.分区坦管理戏的地罗址重届定位朱和存犹储器榜保护（1）地伞址重侵定位固定暮分区否：静彻态重千定位严，进她程运燥行时层使用寻绝对喊地址歪。可变塔式分走区：吸动态学重定崭位，偿进程渗运行攀时CP尸U给出粒的是浴程序珍的相战对地谨址。（2）存烛储器拢保护是为法了防医止一放个作润业有繁意或轨无意宰地破编坏操色作系每统或腹其他状作业甜。上、袜下界吸寄存妖器：絮可用辩于静们态重卷定位基址赠和限及长寄妻存器基址闸和限骗长寄混存器：当牢一个越进程怀被调意度运辽行时倍，将亲其分蓬配的茂分区愤的首恋地址猴装入桨基址摄寄存都器，阔将其性运行等程序刻的大皮小装庙入限予长寄椅存器妹。将授每个滤访问片内存发的相棒对地险址和幅这个旧限长未寄存街器比苗较，做如果卸超过撞了限谣长，追则发蚕出越锡界中鉴断信命号，替并停木止进出程的斥运行查。上、餐下界恨寄存毛器：分两别存舱放进齿程在棵主存扁区的届最高执地址笨和最脚低地柜址。赠进程股运行患时，用每个心访问荣内存废的地香址都往同这认两个裁寄存耀器的擦内容杨进行持比较村。正巴常情先况下承，下污界寄扯存器沉内容≤访问恐地址≤上界少寄存敏器内皱容。俯若超叮出这盖个范厌围便项产生森保护独性中招断。存贮值保护独键方法：是标给每郊个存储骄块分配跃一个堪单独协的保烫护码模，它级相当包于一瘦把锁（存犯储块银不同兽于分羞区，涨一个浮分区为由若酷干存躁储块符组成删，每模个存煎储块托大小夸相同晶，一坐个分寻区的别大小译必须律是存护储块叔的整扶数倍驶）。此外暗，进贩入系洗统的走每个宁作业库也被海赋予炕一个外保护致键，阴它相园当于胳一把勉钥匙。当碌作业鹿运行掘时，填检查景钥匙传和锁免是否饰一致租，如纪果二页者不匹攀配，则绪系统裁发出保护甜性中钞断信号觉，停供止作铸业运蝴行。只有分操作振系统甚才能冈够修助改保体护码蛋和保仗护键脾，这评样用属户进厅程就丝式不能菜通过药修改拦保护喉键彼警此干革扰，离更重市要的拌是保乔护操混作系危统不放受破桃坏。5.分区防管理涉的优毅缺点主要让优点：实现附了多虽道程输序共丸享主哪存。实现扁分区苹管理问的系厨统设房诚计相降对简彻单，玩不需牌要更维多的渗系统贷软硬逗件开联销。实现萝存储药保护核的手投段也域比较伶简单。缺点：主存矛利用填不够斤充分河。系统胶中总贪有一爸部分溜存储缝空间市得不晶到利夺用，稠这部架分被扶浪费妈的空屡间叫碎片。没有巡寿实现浸主存阵的扩侨充问妖题。当进骂程的忧地址轰空间撇大于阿存储叙空间削时，岸进程哥无法柜运行仔。也厚即进沈程的转地址旋空间鞋受实肠际存索储空驻间的漏限制度。在分区幸存储韵管理中，享要求铃把作蕉业放套在一汉个连巡寿续的壳存储筒区域令，因肚而会道产生灾许多碎片。要解殊决碎注片问爸题，抱系统竟就要狂花费疗很高缝的代扬价去窝拼接旱它们正。页式芒存储稠管理允许释将作惯业存慢放到膏许多不相角邻的杂分区中，欠有效解决肃碎片问题肌。4.皇4页式率存储盗管理4.岗4.忘1派页式管理雀的实袜现原劝理块（木页框起）：以投块为苏单位亦分配誓主存棒，即级将主局存分肺成大漫小相铜等的而若干仓块。嚼块的折大小余一般朴为51到2、药10挨24呜或4凳09旁6字节污等2的整增次幂介。页：运猪行进牲程的激地址号空间越被划艺分成忧与主泳存块丧同样芝大小阿的页赞。可以般将作记业中线的任意艺一页放到挑主存触的任意结一块中，致实现检了离散逮分配。调度俊作业符运行付时，造必须稿将它浑的所有治页面莲一次巾调入谢主存，若逼主存蜻无足亿够的挑物理毯块，糟则等缩慧待。页表：系统向为每版个进脏程建己立一舱张页览面映深像表境，用扰来记潜录进呼程的眨逻辑略页与好主存筛块的推映射灶关系麻。表项球：一个藏表项静对应援进程尖地址燃空间滤中的优一页阵。逻辑篇地址新结构：如页号P页内位移W191090逻辑地址结构最多1K页每页大小为1k例如债，一葵个进尼程申率请61万50B的存暴储区美，当翁页的世大小香为10直24时，扬它共趁有7(退61海50称/1熊02锡4)个页巨，需7个内嫌存块太。[例脆]页表暮的作朗用：0…进程锋的地址版空间内存00-列10片2320峰48极-3怖07栗110霜24减-2行04融7121110981267……页号页表30顺72湿-4效09牌53976…15图4报.1屋1页式造管理反的逻酸辑图操作射系统1314155K倍B页表舍放在酒主存虫。进程闭控制将块：页表多在主秆存的惩始址牌和页宜表醒长度饮还要惰保存榴在进固程控忠制块滥中。控制斜寄存闸器：在页追式管郊理中蜡，系拐统为殊每个镜处理苗机设若立一仗个控课制寄吨存器降，用熟以记尝录现地运行维进程导的页访表始选址和数页表摆长度秧。在进字程被液选中傻将要葱运行作前，过操作跑系统柜中负谣责恢貌复现腰场程北序把庄该进寺程的动页表削始址季和页敌表长暂度送倍入该晓控制把寄存威器，际以便净地址超转换个时使械用。4.飞4.呼2页式锣动态利地址丹变换[例单]说明运行谱进程的地晨址变朴换过政程。如图4.毁11所示余，进程饮地址桥空间共有7个页，每清页的耗大小目为10王24。其糟对应嫁的主昂存块疗在页孙表中陵已列促出。涛假志定页僻表在疏主存餐始址梳为50湿0。若刮该程河序从偶第0页开麻始运群行，伪且现柔程序国计数除器内拔容为悼：0100程序计数器：控制寄存器程序计数器（逻辑地址）50070(页号）100（页内地址）>+页表6（内存块号）100（页内地址）12345图4.12页式地址变换过程012345667915131016500每页的大小为1024内存地址：6×1024+100=6244500+0=500越界宣中断动态孕地址折变换永过程1.把页库表始背址和吹页表筛长度破送入控制么寄存昏器。2.若页报表长鼓度>程序康计数术器内哑的页粱号部矛分时录，转3；否墓则产普生地躬址越图界，宴终止绞程序壁运行麻。3.程序折计数枪器中鹅的页玻号+控制渗寄存纪器中就的页皇表始协址=该页剖号在旺页表判中的敬入口棉地址：50诵0+梦0=饭50厦04.用该币地址刚去访洽页表炮，获悼得该钥页所枯对应罗的主培存块6。5.把主军存块铃号6与程土序计疾数器乒中的宏页内割位移稿相拼她接，姑从而咸得到胸该操拘作所猎在主补存的霉物理时地址越：6×盒10夏24哈+1辆00绵=6屿24首46.根据燥这个幼地址62渣44，完策成指眉定操撤作。上述勇地址镰转换闻过程项中，裕要存念取一剃个数绑据或翅一条泽指令至少第要访歌问主名存两璃次。把僵程序区的执灿行速蹦度降咐低一欢倍。一次亚访问牵页表明（确兼定所柿存取杯的数暮据或务指令棋的物纹理地陶址）嚷，一次求实现滋指定绝操作管（根欧据该滤地址碎存取贩数据部或指来令）威。联想姜存储脚器：为了弱提高肆存取即速度鼓，可雕在地要址变碑换机股构中港增设嫌一个催具有油并行呆查找优能力荷的高速摧缓冲歼寄存微器组，又叫祖联想贴存储猪器。用来霜存放论页表下的一卡部分奏。快表：存放运在高携速缓元冲寄箱存器贼中的网页表堂。4.咱4.钥3快表草和联芹想存蔑储器联想估存贮衣器的泡存取寄速度柴比主膜存高房诚，但牺造价戴也高夺，只室能采昨用少炒量。敲整个铺系统乎通常凉只要错用8～笑16个寄森存器短即可搁使程忠序执学行速予度大河大提读高。快表哲的格斗式访问冷位：指合示该争页最壳近是膏否被弹访问速过。0表示日最近翼没有耕被访划问，1表示仰最近筑访问衔过隙；状态杠位：指世示该锡寄存陈器是斩否被飘占用城。0表示骨空闲机，1表示蒙占用页号块号 访问位 状态位图4题.1购3快表控制赞寄存然器程序权计数迁器50掠0市70(页号蚊）10肥0（页纷内地躺址）>+页表6（内存晨块号执）10裳0（页卫内地强址）12345图4蝇.1节5使用途快表蕉后的委地址势变换券过程01234566791513101650酬0每页翻的大映小为10属24内存泪地址章：6×火10就24击+1枝00调=6倦24叼450锻0+步0=葬50寺006快表越界巨中断引入誓快表赤以后好的地聋址变跳换过育程同时授开始居两个垦变换软过程疮：一个萝是利喘用主献存页典表进窝行的锯正常款变换厘过程不；一锡个是昨利用妥快表怕进行吹的快怠速变澡换过唐程。快表鸦中有反待查耳找的责页号狐。立即虎停止爷正常东的访啦主存欧页表纯过程填，并撕将快大表中犹的块狭号与CP群U给出伤的页谣内位放移相找拼接秘，得抄到访积问主冬存的老绝对仅地址罪。快表短中没详有要啦查询潮的页。则恒继续终正常爱的转绑换过智程，置直到获形成铺访问确主存冻的绝梢对地黄址，贝还要剪把从倡主存页表价中取资出的能块号夹和CP蚁U给出鸦的页伞号一愁起写广入快解表中状态睁位为0的一民行中。酒若没臂有这祸样行案存在园，则熔写入访问且位为0的某麻一行穷中，糟并同兼时置染状态薯位和点访问撤位为1。4.执4.真4页式牙管理陡的主坊存分蹦配与敞回收为实歪现分鸭页管康理，炼系统软必须偏建立伙和管坛理三辜种表搭：页表：每宅个作临业或初进程无一个睛，用龟于将胶页的逻辑槐地址转换莫成内瓣存的物理脂地址。进程闻控制拢块表：存萌有页高表在哑主存么的始至址和扣页表纠长度艘。存储蒜空间猾使用栽情况非表：记瞧录存作储空笛间使顷用情帖况。存储丝式分块膛表：冶记录补存储垦器中笑哪些木块空孕闲，荐哪些险块被罚占用村，被芝谁占堪用。绵表的愉第一胡项指夺出当幅前主洒存空蚊闲块窃总数洋，第妖二项攻是指酷向第供一个元空闲弦块指膊针，萄各空把闲块难通过鸭这种净链接腔方式眯链在艘一起兆。主存沸分配岗时，先床检查裤存储鸟分块锅表，腊看能爆否满窗足进捡程的移要求说，若肢不能肤满足布，则犁进程享等待摄；若能驾满足丸，由单存储拔分块膏表的蒜第一转项中瞒减去受本次述分配浑块数艰，再突由第繁二项竞空闲驱块指卷针找窗到所价需各坟块，莲并为青进程球建立您页表词、修互改存驳储分凳块表踩第二喊项的坝空闲呼块指丑针。进程尸完成红时，将秩其占如用主血存块慢归还畏系统防，并满修改屿存储分块璃表的要有关票各项愧。存储分块表第一空闲块指针当前空闲块总数2）位宇示法居：使用输位示替图时唇，每沟个存挎储块带对应嫁位示棚图中斗的一柏位。0表示懒空闲躺，1表示升被占寺用。A进程BCDE…11111

000111111111100111111111000…系统朱设置文一个合变量各，用律来记出录主既存的昨空闲指块个烛数。存储申空间胞划分外的块侧数决乞定了聪位示迈图的慎大小野。块映越小够，位逗示图匠越大顾；块竖越大共，位览示图省越小子。为进铸程分粉配主做存时豪，查筑位示恩图中蛛为0的位封的个蛮数能舞否满键足进委程的鸽要求鬼。若贺能满驾足，雄则需撑要将完位示贼图查溉到的字节喇、位转换证成主某存相贞应块劝号，听并置1。进程建释放拒主存走时，槽系统羡应将斗主存寄块转拥换为猜位示畜图中傲的字节农、位，并始将相轨应的驴位置0。较少蓬采用妖这种络方案微，因枕为查塔找位暗示图画的操精作很域费时税。前面赶介绍蒸的各泉种存幅储管健理技浅术中绵，用户题的逻羡辑地玩址空扎间已袄被连百接成臂一个娘一维融的地寸址空闭间。通常崖，一只个进牌程由膨若干亚个程估序段溉和数暴据段恳组成脑。共享用户练编写冶的某据些程谈序段省和数贴据段另是现木代操紧作系藏统必羊须解紧决的寨问题休。段式词管理慰正是油为了认适应亩这种组需要近而产线生的缎。4.油5段式泡存储块管理1.段式阻管理纹的实失现原贸理把每身个进抵程的响地址清空间最按照兵程序搜自身惜的逻腾辑关点系划约分成玩若干纠段，表每个乘段都轿有自贼己的段名。每个远段的岁地址赢空间苍都是仪从“0”开始似编址锄的一维喘地址佳空间。作业山的地贝址空户间是二维李的地侄址空暖间。每一佛个逻辑棚地址均由久两部充分组骂成：段号S和段榴内位检移W。段名段号段号S段内位移W0151623分段望地址棉空间祸：01k080州0060伍0030乎0MA绘IN段（主程壁序）子程容序段X数据吴段A数据菠段B图4只.1据7段式絮管理芹下的征各分坚段结莫构以段子为单晨位分施配内警存，每判段分航配一柴个连雕续的召主存筐空间摩，各爽段之肝间可征以不奔连续资。各段晨长度皇不等，存液储区坡的大齐小也尚不相旗等。段表：实料现从逻辑币地址到物理弄地址的变驴换。渣系统衰为每艇个进桂程建予立一槐个段怕表。段表属项：段挎号、快段长首和该引段在泪主存祖的始棚址。进程挣控制涂块：记录熊进程数的段柳表在达主存尸的始颈址和车段表充长度熄。系统挽为每档个处欠理机母设立地一个控制蔬寄存尚器，用寄于记率录运情行进昏程的竞段表书始址拼和段品表长裹度。2.段式绪动态狗地址凯变换与页页式管晶理基缓本相龟同由系灾统将润该进湾程的顺段表携始址碗和段伤表长烫度送吉入控制集寄存闭器中。当访秧问某御段时问，其嗓逻辑誓地址(S，忍W)中的翻段号S先与展控制咐寄存浩器的往段表激长度避相比及较，统若x>段表价长度叫，则烧产生段号邻越界网中断，停哄止进献程运忧行。咳否则品将段笔号S与控毯制寄势存器猎的段副表始济址相辈加，姑形成片访问壁段表肯的主劈燕存地漆址。下图肚给出文了段膛的动惯态地葵址变申换过吨程。控制姜寄存兴器段表阔始址段表贺长度>210棚0段号S位移径量W+越界贱中断段号段长始址01231k60腰050金020靠06k4k8k92古00+82被92主存物理晕地址逻辑克地址段表图4凑.X段式动态都地址崭变换会过程8k50芒0>啄10忧08k闪+1比003.段式沿管理絮的存纹储保听护与豆共享（1）段遗式管真理的赔存储承保护第一勒级保鬼护：宋控制价寄存裙器的窃段表板长度＞逻辑以地址席中的团段号僚。第二盐级保代护：茄段表墓中的贫段长＞逻辑油地址视中的斥段内嗓位移鲁。否则鬼产生润段内带位移娘越界烛中断悼。对操躁作方荣式的中保护学：在段监表中摊增加洒相应降的操垒作方兼式字彼段，袄对相协应的炼段规竿定读赔、写省、执走行是韵否许牵可的蝇操作江权限渔。（2）段对的共似享易实岂现信忙息的症共享疗。可跳通过浙使各进图程的剪段表盖项指向共享丛段的上物理弯地址来实堂现。4.段的洪存储泊器分根配类似监于可磁变式迫分区，其分相配策筐略同赠样可予采用社首次污适应幻玉、最翅佳适飘应或亮最坏沸适应秋算法分。可变遗式分医区管阶理是骄以进程为单薯位分眉配一贩个连云续的逃分区神，而鹅段式恼管理骆以段为单衰位分舍配分疯区，霜各段刮之间节可以凡占有湖不连逃续的欺分区猪。同样遣不可姥避免碎片问题杆。5.段式果与页厨式管拆理的拣比较(1盟)段是扬信息嫌的逻辑附单位，它秆是根心据用滩户的弦需要赠划分毫的，练因此是段对万用户闷是可盾见的睁，便辜于存妨储保荷护和笛信息喊的共享；页气是信活息的物理肠单位，是置为了那管理议主存涌的方孕便而涝划分仅的，舞对用主户是透明的，串页的捏保护感和共炎享受浑到限虫制。(2灯)页的描大小冲固定险不变，由计系统宏决定产。段线的大棋小是霞不固帆定的秆，它纯由其甘完成那的功罚能决印定。(3于)段式谨向用卷户提钥供的萌是二维场地址吩空间，页我式向学用户债提供葡的是情一维皆地址稼空间纳。(4耻)段式条管理招与分因区管布理一轧样可绣能产常生主蝴存碎片，而雅页式朵管理笨则很誓好地舟消除赤了碎泽片。(5劣)段式鹊与页公式一余样，昌都需签要在测进程县运行宇前，全部悦信息悟装主蚀存，蛮存储素器利菌用不损够充拦分。(6屠)段式蝇与页革式一好样，昏为实现轻地址副变换结，处剥理机疼要花痕费较飞大的钳开销租，为实唐现管尺理要支提供爷更多财的表昏格.内存芦扩充实现珠内存斑扩充孝的三学种技黎术：覆盖径技术(ov晃er粗la酿y)交换斥技术(sw述ap仓pi冻ng佛)虚拟富存储拳器（vi叶rt琴ua发l逃me匙mo邀ry灿）覆盖公与交比换技宇术：是在多虚道程进序环兽境下用来扩充苦内存的两麻种方脆法。覆盖示技术主要惯用在早期袖的操运作系津统中，交换脊技术则在双现代籍操作疤系统立中仍俩具有检较强忘的生猫命力债。4.铅6覆盖范与交及换技鲜术1.覆盖(ov梨er崇la支y)覆盖：是勺指一界个进盲程中肉的若问干程垮序段嫂或数冷据段觉共享月主存桂的某讽个区观域。覆盖还技术：解链决在括小的迷存储纯空间佛运行啦大程拔序的刚问题盘。通常似一个字进程冶由若宾干个袭功能顷上相羞互独避立的浸程序这段组掠成，茅进程避在一耳次运隔行时垮，也旨只用裁到其向中的便几段吴，利幕用这偏样一笛个事损实，污我们惑就可肾以让驾那些断不会敲同时琴执行偷的程弱序段年共用黎同一挡个主急存区奖。覆盖剧段：程序费执行症时，并不节要求惠同时行装入巴主存的复慢盖组练成一芒组，变叫覆考盖段豆。并私分配甚同一谋个主抱存区茎。覆盖穴区：可惩共享桨的主鸡存区慎。复盖枕段与析复盖指区一踏一对统应。主程御序50k子225列k子115围k子1纳110束k子2阔120少k子2巩28k子1子2子11子21子22主程序50k覆盖区025k覆盖区120k(a)用户彻程序跌的内旁部结礼构(b)内存--复盖月结构图4借.1踩0刊物蚂覆盖助示例覆盖据段0覆盖絮段1（大半小？哭）覆盖[例绝]复盖甘的基碍本原乱理可浪用图4.黑13说明痰。一轿个用方户程仆序由六段天组成截。图麦中的(a)给出孔了各麻段之伏间的站逻辑愿调用扑关系阵。主程口序是生一个品独立厌的段，它氏调用掩子1和子2，且子1与子2是互脱斥被调亚用的题两个英段，在子1执行附过程沈中，熊它调刷用子11卡，子2执行宁过程否中它到又调钓用子21煤和子22钱，显敏然子21和子22也是懒互斥被调敏用的尖。因此俘我们的可以对为作贪业J建立如图乔中(b)所示承的复盖戴结构：主促程序孙段是沟作业J的常省驻主愿存段歌，其得余部早分组睛成复香盖段么。子1和子2组成复盖叼段0；子11聚、子21谱和子22很组成复盖代段1，相应碌的复盖尝区大落小应为薪每个川复盖钟段中决最大妖复盖险的大荐小。系统煎必须剪提供痕相应吨的复盖呈管理轮控制铺程序。当俭程序贺装入酒运行洽时，袖由系喇统根炸据用漫户提话供的则复盖翅结构持进行盐复盖鸡处理凤。当程锻序中柔引用坝当前机尚未辜装入浙复盖静区的豆复盖个中的概例程犁时，棉则调绵用复盖予管理恩控制驶程序，请廉求将秩所需建的复兵盖装耳入复杯盖区挂中，惰系统壁响应标请求驾，并慰自动退将所瓦需复胜盖装泥入主惯存复疫盖区咬中。复盖驶技术的关路键是挖提供踩正确款的复轧盖结辉构。通恋常，爸难以烦分析合和建伯立程督序的滔复盖天结构昼。因荐此，农通常功复盖危技术主要废用于顷系统顿程序抖的主钞存管随理上。[例类]磁盘印操作掌系统偶分为挽两部甲分，瓶一部尺分是宫操作姜系统衡中经常胶用到甚的基杏本部也分，舍常驻故主存且占蓬有固律定区肌域。洽另一丙部分手是不经荐常用收的部脾分，放因在磁隙盘上斯，当译调用盛时才虏被装记入主存扫复盖粥区中运辨行。买缺点鸦：编程亲时必爱须划车分程撕序模熔块和惹确定筋程序论模块涉之间饱的覆终盖关斧系，裕增加菜编程耳复杂你度,增加脂用户徐的不冈透明露性。从外绸存装冤入覆扣盖文防件，圣以时洪间延居长来坦换取杂空间欧节省鸦。2.交换交换：是些指系斩统根毛据需陈要把主存中暂级时不泼运行较的某速个(或某饥些)进程部分长或全尺部移到外存，而脱把外同存中种的某沟个(或某裂些)进程筝移到保相应衰的主存区，邪并使氧其投尚入运寨行。实质：用辅苦存作热缓冲，让葛用户喷程序佣在较潮小的乌存储摊空间大中通宴过不匙断地角换出说进程签而运辈行较更大的众程序页。交换额的时犁机：进程豪用完涨时间堵片或仁等待涌输入窜输出地；进程保要求敌扩充拦存储列而得屋不到愁满足撒时。具有赵交换疯功能绍的OS并，通常具把外狗存分丘为文炉件区遮和交称换区久，即外存=文件盘区+交换沟区。文跪件区台存放草文件付；交柱换区留存放骡从内黎存换穴出的红进程锁，对拼交换格区的峰分配哲是采用朋连续卵分配洁方式，目求的是双提高圈进程专换入诵、换蓬出速跪度。交换宇技术舟的关榆键：设法未减少骂每次桂交换障的信最息量卡。为此辣，常粒将进收程的奇副本趁保留缴在外姜存，塘每次推换出广时，锁仅换削出那夫些修艳改过蝇的信臂息即仰可。交换刊主要付是在拘进程威之间辱进行按，而绢覆盖纽奉则主避要在冰同一暖个进盾程内额进行退。交换打破了一蛛个程呼序一违旦进狱入主珍存便齿一直黄运行堡到结傲束的限制。交换(sw顺ap移pi迫ng晕)实存刚管理裤技术：进麦程运欠行时号，整让个进阁程的辛地址爷空间启必须富全部脾装入割主存幕。虚拟宵存储俘技术：系统册提供闸给用必户程跃序的有效兽寻址箭范围懂与主挑存大干小无绪关，从谨逻辑陶上扩砖充内娃存容赴量。引入垫虚拟领存储幸器的霸直接态原因：为嘉了满餐足用控户对浆存储忌器的乒巨大寇需求谋。现在原许多签功能泪较强句的计蛛算机雄，无毅论是朋微型蒜、小床型、央中大挠型机万，均护采用黎了虚菌拟存薄储技考术。4.询7虚拟秀存储溉器用户萝程序妻的局环部性笛原理是指追在一律段时沙间内悦，进之程集胖中在企一组约子程者序或浅循环封中执嗽行，扒导致侦所有绢的存恢储器板访问论局限龙于进耐程地清址空帐间的或一个杯固定瞎子集座（进降程的经工作蹈集）旦。空间纸局部融性：程励序中棍大部叫分语朋句是斗顺序纽奉执行响的。时间绕局部撑性：程扭序中吸存在甜许多榨循环良结构检。程序父一次奇运行含时，盏只有姜满足垮条件藏的那造部分刮代码势运行止，不满镇足条厕件的敬代码围不执恰行。虚拟士存储吼器：是艇指一浓种实佩际并承不存亡在的陡虚假支存储妥器，逗它是且系统复为了吨满足叼程序脑对存吼储器南容量嗓的巨步大需喝求而少构造匆的一普个非佛常大缎的地冰址空独间，脊从而福使用辞户在难编成手时无矛需担堵心存房诚储器昌之不坐足。虚拟飞存储汁器的嗓容量故由计本算机段的地洞址结颜构确贩定。系统椒在设所计指僻令地星址时块，其辉指令缝地址意部分女能复盾盖的柿地址薯域远锦大于瓦实际盛主存墙的容燥量。[例师]某机抖器的劈燕主存震容量痛为1M（蚀20位），而标机器显的指州令地林址部情分能散覆盖皱的地捎址空询间为4G（亚32位）。从虽而为演用户勾提供间了比耀实际尼存储麻器容响量大周得多袄的地摄址空尝间。实现林虚拟瞎存储澡技术忍的物辫质基透础：有一近个大蚂的CP踪蝶U地址运结构轧。采用萌多级授存储丢结构气（最邮流行卫的为半二级矩）：弯要有翻大容大量的拨外存狗，足典以存绕放多岭用户侧的程恨序；曾要有脑一定满容量代的内携存。地址蚊转换童机构(MM泛U)践，以动漠态实武现虚通地址饼到实蜜地址若的地剥址变跃换。4.辅7.裁1页式祸虚拟唱存贮撑管理1实现舌原理页式史虚拟书存储载管理——请求啦页式胃管理岔。请求羽页式荣管理章与页域式管渣理的束主要模区别：是际将进必程信挣息的熔副本望存放砌在磁熄盘一馒类的佩快速睡辅助撒存储亿器中兰，并邻为其烛建立园一个外页饼表，指务出各徒页对知应的叮辅存梨地址耍。当镜进程迷被调欲度运管行时雹，先贸将进救程的护较少扛页装紫入主讽存，刘在执才行过博程中遍，访直问不铲在主唉存页外时，播再将钢其装腥入主屿存。系统响在主外存指辅存妻（磁邀盘）项之间翠的操橡作：取页——将进续程的脏哪个及或哪拘些页艳交换椒进主扁存置页——取来浓的页长放在谦什么鼓位置置换——当主读存无信空闲卷空间独时，艳将哪哪个或唐哪些降页换魄出去修改必页表幅的原抬因：进程忽地址进空间鲜的页酱有的黎在主案存，虫有的镰在辅摘存，医为此册要修析改页巩表。页号块号状态位修改位外存地址页表项：访问位(1拔)状态床位：用鬼来指面示某敲页是饥否在众主存估。为1表示庙该页距在主暮存，虑与静束态页以式管输理一争样，所完成求正常连的地镰址变耻换；为0表示您该页拨不在伸主存分，由根硬件寨发出瓦一个轨缺页准中断桑，转陪操作承系统叨，负短责缺能页的补处理孔。[缺页妖处理]先检药查主说存分诞块表吨是否歇有空叉闲块浩。若尸有，稼则分吐配一斯块；蛛若无绍，则帜根据待系统椅选择捎的淘厚汰算败法，论淘汰灰一页锤。若灰被淘滴汰的咽页进更入主居存后杏被修明改过竖，应渐先将幕它写市入辅滩存；窜再查泰外页庄表，君找到够该页隔在辅宾存的笋地址扭，将舟其交冲换进料主存捐，并浸修改娇页表你的相闸应项序。(2统)修改棕位：指鼻示该观页调律入主舅存后值是否胳被修双改过赴。“1”表示稠修改阔过，淋“0”表示虹未修弓改过裳。当页杏中的梯任何绕一个女字节境或字流被写瓦入时侨，由临硬件搜设置勇该页混的修孝改位筐为1，以川指示礼该页资已被疮修改铁。当伟选择桐一页辈淘汰颂时，雕若它腿的修厦改位既为1，要写回埋磁盘，以窑保证步信息匙的一薪致性袄。(3脖)访问浮位：指没示该煎页最俭近是尺否被忽访问陆过，驴“1”表示承最近脊访问拨过，趟“0”表示卧最近善未访备问过责。阻塞寄状态默：由于音从外菠存向躺主存回调入会一页材需要划的时垄间较苦长，消故在尤调页永过程毒中应盈将请王求调爽页的呀进程急置为弟阻塞枪状态幻玉。唤醒屿：直到融该页营装入耍主存慢再将纷其唤笛醒。通常消，CP递U都是河在一春条指润令执开行完捆后去况检查卷是否渴有中控断请加求到怠达。缺页爱中断：是挤在指晋令执元行期傅间，临发现束所要社访问汉的指供令或灿数据驱不在凶内存鄙时产富生和骡处理分的。苏一条碎指令拢并没匪有执杠行完螺，OS进行咽缺页柱中断趁处理俯后，应重壁新执瓜行被纺中断与的指领令。CopyAtoBA:B:123456页面：数据块B跨了两个页面数据块A跨了两个页面可能产生6次缺页中断2、页录面淘梅汰算存法主存卖空间戏远小粒于虚端存空授间。夸主存静相当恐于公共诸缓冲察池。页面猛淘汰：页究面置烫换。候主存版空间欲装满洋各运蜘行程昆序页汗时，桑如若伸再产变生缺单页中卖断，共操作镜系统筐必须毫按一福定的时算法烘把已患在主偷存的党某页倘淘汰冬出去异。抖动(th垂ra快sh柱in皆g)现象：刚灾被淘症汰的晒页面妇马上断又要辟用，慰因而司又要哄把它象调入鱼。调餐入不尊久再睡被淘锦汰，进淘汰否不久散再次蛇装入孕。如惠此频偏繁地抢调入哨调出泻，降立低系渔统的袖处理瞎效率。假设：一泳个进熟程分荒配的释主存田块数蜜固定害不变泪，且汤采用怀局部牵淘汰(淘汰错一页能时，凡只在巨本进丧程内傅部实叶施淘帖汰)。进程扫执行具过程罩中的升缺页仙率：f=专F/夸A。A=海S+杨FA：进程赢执行穷过程城中总转的访宋问次则数S：成功咏访问能的次扁数F：不成肝功的奶访问遣次数页面刷置换切算法碌：最佳男置换农算法先进产先出灿淘汰援算法(FI府FO欣)最近液最少遵使用补的页岔面淘神汰算穿法(LR托U)时钟葡页面役置换麻算法(0顶)最佳(op杯ti鼻ma纠l)算法简称OP谋T算法踪蝶。差选择班以后辫不再各访问元的页胃或经巡寿很长防时间窄之后辅才可森能访充问的枕页进存行淘赤汰。戒但这婆样的隔算法振是不炉现实酒的，欲因为碌产生统缺页民时，标操作缸系统久不知滨道每支个页花的下毯次访校问时讯间。春通常哥使用局这种加算法汗去衡忧量所抽采用希算法真的性汗能好芽坏。(1烛)先进板先出寒淘汰酿算法(FI予FO竟)选择谱在主燥存驻喇留时牲间最渐长的鹊一页傍。易锤实现戴，但路效率惑不高魂。操作庙系统亦维护疫一张当前围页表。表样的长牺度为泉当前侨运行甲作业切分配猜的主朴存块采数。泉另外滴设置征一个指针指向荣最早饲进入咽的页井。当外需要钢淘汰输一页耻时，迅就选诞择指冲针所会指的祝页。井（循威环队楚列）有可牵能出值现抖死动：因为库在主最存时致间最绣长的构页未耻必是越最长赌时间姥以后僻才被申访问纷的页思。频趁繁地荣调入马调出桨。Be轨la肤dy异常：Be惊la票dy在1舞96已9年发你现，禽采用FI保FO算法虏时，昆为进敏程分水配的柱主存非块多也比少颜时，有有时亮产生况的缺饿页中喷断次汁数反长而增券多。[例善]某作蚂业有5个页惹面，煎执行接时引门用的剧页序蛙列为矩：0、伏1、狼2、志3、滤0、狭1、赚