5.储器管理

2.静态页式管理

外存

1.实现内存扩充-程序执行过程中-内外存数据交换；将执行的程序和数据段调入内存，等待状态程序和数据段调出内存2.控制内存、外存数据流动方法-①用户程序自己控制 ②操作系统控制3.用户程序自己控制-覆盖-了解程序结构、指定先后顺序-结果：不能实现虚拟存储器4.操作系统控制-①交换方式 ②请求调入方式和预调入方式

1.动态页式管理:请求页式管理 与 预调入页式管理；两者在开始执行之前只装如被认为经常反复执行和调用的工作区部分  ①请求页式管理：当需要执行某段指令不在内存时或执行某条指令需要访问其他指令互数据时，即发生缺页中断，调入  ②预调入页式管理：在外存的页进行调入顺序计算，   两者除了在调入方式上不同外其他的都相同2.在执行过程中，会出现虚页不在内存中的问题，如何发现和处理这种那个情况，请求页式管理必须解决的两个问题  ①可以扩冲页表的方法解决  ②有关缺页的调入和存放，在内存中没有空闲页面时，实际上是一个内存页面置换算法的问题

4.段式管理的基本思想

1.段式管理的基本思想

已分配已分配未分配

1.存储管理的功能

页面号

1.存储管理系统把那些不经常被访问的程序段和数据放入外存，需要访问时再调入内存；一部分在内存  和一部分在外存，如何安排他们的地址呢？2.源程序->编译程序编译成CPU可执行的->目标代码->链接程序一个进程的不同程序段链接起来3.不同程序段相应的地址不同，有2种方法安排这些编译后的目标代码地址   ①赋予实际物理地址：执行速度高、物理存储器容量限制   ②链接到一个以0地址为始地址线性或多维虚拟地址空间，每个指令和数据单元都在这个虚拟空间中拥有确定地址，      这一地址称-虚拟地址4.进程中的目标代码、数据等的虚拟地址组成的虚拟空间-虚拟存储器5.虚拟存储器不考虑物理存储器的大小和信息存放的位置，只规定每个进程互相关联的信息的相对位置，  每个进程都有自己的虚拟存储器

203418

2.地址交换

...

VR

页号

4.请求页式管理置换算法

1500

100

LOAD A500

1.存储管理的功能2.分区存储管理3.覆盖与交换技术4.页式管理5.段式和页式管理6.局部性原理和抖动问题

1.置换算法在内存中没有空闲页面时被调用，置换算法应该换那些被访问概率最低的页2.置换算法种类：①随机淘汰法 ②轮换法和先进先出法 ③最近最久未使用页面置换法 ④理想型淘汰算法

基地址寄存器

5.段式管理的实现原理

物理存储器

先将内存某部分程序或数据写入外存交换区，再从外存交换区中调入指定的程序或数据到内存中来，并让其执行的一种内存扩充技术

一个程序不需要一开始就把他的全部指令和数据装入内存后再执行，把程序划分为若干个功能上相对独立的程序段，让那些不会同时执行的程序段共享同一块内存，通常被保存在外存，先头程序段执行结束后，覆盖掉执行完的

12345

5.内存信息的共享与保护

页表长度

虚拟空间

存储器

1.页式管理的基本原理

6.局部性原理和抖动问题

5.存储器管理

页号P

内存-由顺序编址的块组成-每块包含相应的物理单元CPU要通过启用相应的输入输出设备才能使外存和内存交换信息

地址转换

4.内存的分配与回收

编译链接

地址重定位机构

1.固定分区时的分配与回收2.动态分区时的分配与回收3.动态分区时的回收与拼接4.几种分配算法的比较

1100

1.分区管理基本原理

500

BR

页表地址

源程序

指令或数据内存地址

1.物理地址空间-（内存空间）内存地址的集合-一维线性的空间2.虚存的一维线性空间或多维线性空间变换到物理地址空间，涉及2个问题  ①虚拟空间的划分问题  ②地址重定位或地址映射3.地址映射方法：静态地址重定位、动态位置重定位  ①静态地址重定位：是在虚拟空间程序执行之前由装配程序完成地址映射     优点-不需要硬件的支持；缺点-无法实现虚拟存储器，必须占用连续的内存空间难以做到程序和数据的共享  ②动态地址重定位：程序执行过程中，CPU访问内存前，将要访问的程序或数据地址转换成内存地址，     依靠硬件地址变换机构完成4.过程-①设置基地址存储器BR 和 虚拟地址存储器VR           ②将程序装入内存，且将其占用的内存趋首地址送入BR中           ③在程序执行过程中，将所要访问的虚拟地址送入VR中           ④地址表换机构把VR和BR的内容相加，得到实际访问的物理地址5.优点-①可以对内存进行非连续分配           ②动态重定位机构提供了现实虚拟存储器的基础           ③有利于程序段的共享

102410441078

2.分区存储管理

请求页面数

1.覆盖技术

进程号

优点：1.不需要作业和进程的程序段和数据在内存中连续存放，从而解决了碎片的问题2.动态页式管理提供了内存和外存统一管理的虚存管理方式，使用户可以利用的存储空间大大增加，  既提高了主存的利用率，右有利于组织多道程序执行缺点：1.要求有相应的硬件支持2.增加了系统开销，例如缺页中断的处理等3.请求调页的算法如选择不当，有可能产生抖动现象4.虽然消除了碎片，但每个作业或进程最后一页总有一部分空间得不到利用

1000

知识点：22

0

4.页式管理

+

虚拟地址寄存器

5、存储管理5.1 存储管理的功能及目标5.2 分区存储管理5.3 覆盖与交换技术5.4 简单页式、段式、段页式管理5.5 虚拟存储器（虚拟页式，虚拟段式，虚拟段页式，页面置换）

6.页式管理的优缺点

地址转换与物理存储器

为了合理有效利用内存，必须考虑和确定以下几种策略和数据结构1.分配结构-登记内存使用情况、供分配程序使用的表格和链表2.放置策略-确定调入内存的程序和数据在内存中的位置3.交换策略-调入时没空间要调出4.调入策略-5.回收策略-

3.段式管理的优缺点

1.优点(1)\t和动态页式管理一样，段式管理也提供了内外存统一管理的虚存实现。与页式管 理不同的是，段式虚存每次交换的是一段有意义的信息，而不是像页式虚存那样只交换固定大小的页，从而需要多次缺页中断才能把所需信息完整地调入内存(2)\t在段式管理中，段长可根据需要动态增长。这对那些需要不断增加或吸收新数据 的段来说，将是非常有好处的。(3)\t便于对具有完整逻辑功能的信息段进行共享。(4)\t便于实现动态链接。由于段式管理是按信息的逻辑意义来划分段，每段对应一个相应的程序模块。因此，可用段名加2.缺点(1) 段式管理比其他几种方式要求有更多的硬件支持。 这就提高了机器成本(2) 由于段式管理在内存空闲区管理方式上与分区式管理相同，在碎片问题以及为了消除碎片所进行的合并等问题上较分页式管理要差(3) 允许段的动 态増长也会给系统管理带来一定的难度和幵销(4) 段式管理的另一个缺点就是每个段的长度受内存可用区大小的限制(5) 和页式管理一样，段式管理系统在选择淘汰算法时也必须十分慎重，否则也有可能产生抖动现象

2.分区分配与回收

请求表

3.内外存数据传输的控制

5.段式和页式管理

页式管理可以为内存提供两种方式保护1.地址越界保护2.通过页表控制堆内存信息的存取操作方式以提供保护

MA=（BR）+（VR）

页的划分

1.静态页式管理方法：作业或进程开始执行之前把该作业或进程的程序段和数据全部装入内存的各个页面中，                               通过页表和硬件地址变换机构实现虚拟地址到内存物理地址的映射2.内存页面分配与回收：系统依靠存储页面表、请求表、页表来完成内存的分配工作  ①页表-页号与页面号组成     请求表-用来确定作业或进程的虚拟空间的各页在内存中的实际对应位置     存储页面表-系统一张，指出内存各页面是否已经被分配出去，以及未分配页面的总数  ②分配算法  ③地址转换

1.虚拟存储器

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2.交换技术

内存

硬件法、软件法、软硬结合

状态

3.有关分区管理的其他

页内地址W

3.覆盖与交换技术

1.分区是管理和页面管理时进程的地址空间结构都是线性的，源程序进行编译、连接时把源程序中的主程序、子程序和数  据区按一维地址排列起来，使得不同进程共享公用子程序和数据变得非常困难；2.对于不同用户进程来说，他们访问这些公用子程序和数据块的权限是不同的，因此如果系统不能把用户给定的程序和数  据块名与这些被共享程序和数据在某个进程中的虚页对应起来，这不可能实现共享3.在页面管理时，一个页中可能装有两个不同程序段的指令代码，因此共享一个逻辑上完整的子程序或数据是不可能的4.从连接角度看，分区管理和页式管理只能采用金泰连接，一个大的进程包含数百甚至上千程序模块，连接时花费大量的  CPU时间，而执行时时可能用到其中的一个子集，从CPU开销和存储空间看是不合适的5.段式管理的基本思想：把程序按内容或过程（函数）关系分段，每段有自己的名字；一个用户作业或进程所包含的段应于一个二维线性虚拟空间即一个二维虚拟存储器；段式管理以段为单位分配内存，然后通过地址映射机构把段式虚拟地址转化成实际内存物理地址

3.动态页式管理

1.分区管理的缺点：①内存利用率不高 ②进程大小受分区大小或内存可用空间限制 ③不利于程序段和数据的共享2.页式管理的基本原理：首先，各进程的虚拟空间划分成若干个长度相等的页，经过页划分之后，进程的虚拟地址变为  页号P与页内存地址w所组成。页式管理还把内存空间也按页的大小划分为片或页，这些页面为系统中的任意进程所共享  与分区管理不一样，分页管理时用户进程在内存除了在每个页面内连续之外，每个页面之间不再连续3.页式管理的优点：①实现了内存中碎片的减少  ②实现了由连续存储到非连续存储

内存空间

MA

基本页表

5.存储保护

1.段式虚存空间  一个进程的虚地址空间-二维结构-段号s与段内相对地址w；页式管理中页号按顺序递增编号，段式管理中段号与段号间  无顺序关系；页式管理中相同的页长，段式管理中段的长度是不固定的  每个段是一个首地址为0连续的线性一维空间，访问时段名和段内地址2.段式管理内存分配与释放①以段为单位分配内存，每段分配一个连续的内存区，各段之间不要求连续②段式管理内存分配与释放在作业或进程执行过程中动态进行  首先段式管理程序为一个进入内存准备执行的进程或作业分配部分内存，作为该进程的工作区  随着进程的执行，进程随时申请调入新段和释放老段，有两种情况  A-调入某一段时，内存有足够空间  B-没有足够空间，指定的置换算法，淘汰访问概率最低的段3.段式管理的地质变换  和叶式方案类似，段式管理程序在进行初始内存分配之前，首先根据用户要求的内存大小为一个作业或进程建立一个段  表，以实现动态地址变换和却段中断处理及存储保护等；与页式管理一样，段式管理也是通过段表来进行内存管理的4.段的共享与保护

2.段式管理的实现原理

1.分区管理-内存划分成为若干个大小不等的区域；满足多道程序设计的最简单存储管理方法2.原理分类-①固定分区发  ②动态分区法  ①固定分区发-内存固定划分成为若干个大小不等的区域  ②动态分区法-在作业处理过程中分区-提高内存的利用率