计算机软件基础课件：资源管理技术-存储管理

资源管理技术BasicsofComputerSoftware答辩人：XXX存储管理8.3基本概念

分区管理页式管理段式管理段页式管理目录基本存储概念1分区存储管理2页式存储管理3段式存储管理4段页式存储管理5基本概念

分区管理页式管理段式管理段页式管理内存空间的共享与保护对内存中的程序和数据实施保护内存空间的扩充实现内存的逻辑扩充，提供给用户更大的存储空间，允许超过内存容量的程序运行内存空间的分配与回收按程序要求进行内存分配，当程序运行结束后，适时回收其占用的内存实现地址转换实现程序中的逻辑地址到内存物理地址的转换存储管理应具有以下4个基本功能逻辑（相对）地址程序中按逻辑顺序编排的代码及数据的地址称为逻辑地址物理（绝对）地址程序中按代码及数据在内存中实际存储位置的地址成为物理地址重定位将逻辑地址转化为物理地址的过程称为重定位，又称地址映射或地址变换。一般由操作系统的链接过程完成。分为静态和动态两种。基本概念

分区管理页式管理段式管理段页式管理几个概念基本概念

分区管理页式管理段式管理段页式管理静态重定位静态重定位是指当用户程序被装入内存时，一次性实现逻辑地址到物理地址的转换，并在程序运行期间不再改变基本概念

分区管理页式管理段式管理段页式管理动态重定位动态重定位是指在程序运行过程中要访问数据时再进行地址变换，即在指令逐条执行时完成地址转换RR：基地址寄存器，又称重定位寄存器ER：逻辑地址寄存器基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理分区管理的概念02可变分区存储管理动态分区法在作业执行前并不建立分区，而是在处理作业的过程中按需要建立分区，而且其大小可随作业或进程对内存的要求而改变01固定分区存储管理固定分区管理是在处理任务前，内存事先划分为若干个大小不等或相等的区域，这些区域一旦划分好则固定不变，每个任务占一个分区，任务是连续存放的分区式存储管理对内存采用连续分配方式，即根据用户程序的需求为其在内存分配一段连续的存储空间内存的分配释放、存储保护以及地址变换都通过分区说明表进行。基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理固定分区管理分区号大小始址状态19KB20KB已分配225KB29KB可用340KB54KB可用4162KB94KB可用优点：分配回收方便，适用于用户不多的小型系统；缺点：内存使用不充分，每一分区剩余部分无法利用。动态分区采用三张表对内存管理，分别为已分配分区表、空闲分区表和资源请求表。基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理动态分区管理分区号起始地址大小状态150k20kP1290k15kP23260k40kP3:

分区号起始地址大小170k20k2105k155k3300k100k:

作业名大小:

P430kP590k:

已分配分区表空闲分区表资源请求表基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理动态分区的分配算法动态分区法在分配前，只有一个空白区。分配时，按一定的算法从空白表区中找，看是否有满足作业的可用分区，如果存在则分配，并修改两张表的内容，否则系统报错。首次适应算法可用分区按起址递增的次序排列，顺序查找空闲区，一旦找到满足要求的分区，则结束查找，从中划分所要求的内存长度分配给用户，把剩余的部分合并后修改可用区中的相应表项。最佳适应算法可用分区按大小递增的次序排列，顺序查找到第一个满足要求的空白区时停止查找，从中划分所要求的内存长度分配给用户，把剩余的部分合并后修改可用区中的相应表项。最坏适应算法可用分区按大小递减的次序排列，顺序查找到第一个满足要求的空白区时停止查找，从中划分所要求的内存长度分配给用户，把剩余的部分合并后修改可用区中的相应表项。基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理动态分区的分配算法【例】有一程序序列：程序A要求18KB,程序B要求25KB,程序C要求30KB，初始内存分配情况如左图所示（其中阴影为已分配区）。问首次适应算法、最佳适应算法和最差适应算法中哪种能满足该程序序列的分配?对于(b)，能满足三个程序的空闲区请求，对于(a)和(c)，能满足程序A和B的空闲区请求，但程序C不能及时分配空闲区空闲分区表空闲分区表空闲分区表基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理动态分区的回收回收区与上、下两个空闲分区相邻把这三个区域合并成一个新的空闲分区，在空闲区表中删除下空闲区表，将上空闲区表的长度设为三个分区长度之和若回收区只与上空闲区相邻将这两个相岭区域合并成一个新空闲分区，新空闲分区起始地址为上空闲区起始地址，大小为回收区与上空闲区大小之和若回收区只与下空闲区相邻将这两个相岭区域合并成一个新空闲分区，新空闲分区起始地址为下空闲区起始地址，大小为回收区与下空闲区大小之和回收区上、下都不与空闲分区相邻回收区单独作为一个空闲分区放入空闲分区表中，同时作为一个新空闲区节点，按不同的分配算法插入到空闲分区表中基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理页式存储的基本原理（1）划分块（实页）:将物理内存划分成位置固定、大小相同的块（实页面）（2）划分页：将用户逻辑地址空间也分成同样大小的页面，成为虚拟空间的虚页面（3）建立页表：建立页表，每个作业一张，按虚页号进行登记（4）地址变换：将虚页面的逻辑地址转化为实页面的物理地址，在程序执行时改变为物理地址，属于作业的动态重定位，一般由地址转换机构（硬件）完成注：在分页存储管理中，程序中的一维逻辑地址被转换为页号和页内地址。例如，设某系统的1页的大小为2K，即2048B，在程序中将地址为2500的一维地址转换为二维逻辑地址的方法如下：2500÷2048=1…452地址2500经转换后，其页号为1，页内地址为452。基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理页式存储的基本原理页式存储管理逻辑空间和物理空间示意图基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理页式存储中的数据结构（2）存储分块表：整个系统一张，记录整个内存的使用情况。有位示图、空白块链等方法。（1）页表：每个程序一张，其表项包括页号、块号、中断位、改变位、淘汰位等基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理页式存储的地址转换基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理页面置换算法在页表中登记进入的次序,淘汰时选择最先进入的页面先进先出算法首先淘汰到当前时间为止，被访问次数最少的那一页最不经常使用页面淘汰让循环多的页面驻留内存，适合循环多的大程序，缺点是系统开销大循环检测法利用在页表中设置一个访问位即可实现最近没有使用页面淘汰选择离当时时间最近的一段时间内最久没有使用过的页面先淘汰最近最少使用页面淘汰在无法确定哪些页的访问概率较低时，随机选择某个用户的页面进行淘汰随机数淘汰页面算法最优淘汰算法基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理页式管理的优缺点02缺点采用硬件的动态变址机构，成本大、降低了CPU速度各种管理表格占用了部分存储空间块内还有零头要求运行的作业必须全部装入主存01优点有效地解决了存储空间的零头垃圾问题易于实现代码段的共享用户可以连续编址基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理段式存储的基本原理把程序按内容或过程关系分成段，每段有自己的名字，段内从0开始连续编址，系统以段为单位分配内存，然后通过地址映射机构把段式虚拟存储地址转化为内存中的实际地址。注：在分段存储管理中，程序中的地址包括段号和段内地址。格式如下：段号：段内地址在系统中为每个进程建立一张段映像表，简称为段表。每个段在表中占有一表项，在其中记录了该段在内存中的起始地址（又称为基址）和段的长度。基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理段式存储的内存映射基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理段式存储的地址转换段式页式（1）分段由用户设计自己划分，每段对应的程序模块，有完整的逻辑意义（2）段是信息的逻辑单位，便于段的共享（3）段长不等，可动态装入，有利于新数据增加（4）逻辑空间是二维地址空间（5）一次可装入整个段（1）分页是由操作系统为内存管理划分划分的，用户看不见（2）页是信息的物理单位，一般不能共享（3）页面大小相同，位置不能动态增加（4）逻辑空间是一维地址空间（5）往往需要多次缺页中断才能把所需的信息完整地调入内存基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理段式和页式的比较基本概念分区管理页式管理段式管理段页式管理段页式存储的基本原理（1）采用二维地址空间，如段号、页号和页内单元号；