第4章存儲管理1

1、第四章第四章 存儲器管理存儲器管理 存儲器是計算機系統(tǒng)的重要資源存儲器是計算機系統(tǒng)的重要資源, 雖然雖然存儲器的容量迅速增加存儲器的容量迅速增加, 但軟件的需求也同但軟件的需求也同樣在急劇膨脹樣在急劇膨脹, 存儲器仍然是緊俏資源。存存儲器仍然是緊俏資源。存儲器管理是操作系統(tǒng)的最重要部分。儲器管理是操作系統(tǒng)的最重要部分。“瓶頸瓶頸”：關(guān)鍵、緊張：關(guān)鍵、緊張帕金森定律帕金森定律(你用的人多你用的人多,你需要的人員更多你需要的人員更多) 內(nèi)存多大，程序多長內(nèi)存多大，程序多長4.1 概述概述4.1.1 存儲體系存儲體系cache主存主存磁盤磁盤存儲器的層次結(jié)構(gòu)：存儲器的層次結(jié)構(gòu)：高速緩存高速緩存cac

2、he： 數(shù)百數(shù)百k字節(jié)、非常快速、昂貴、易變字節(jié)、非?？焖佟嘿F、易變內(nèi)存內(nèi)存ram： 數(shù)數(shù)m到數(shù)百到數(shù)百m字節(jié)、中等速度、中等價格、易變字節(jié)、中等速度、中等價格、易變 磁盤：磁盤： 數(shù)數(shù)m到數(shù)百到數(shù)百g字節(jié)、低速、價廉、斷電仍保存字節(jié)、低速、價廉、斷電仍保存 內(nèi)存空間內(nèi)存空間: 是由存儲單元是由存儲單元(字節(jié)或字字節(jié)或字)組成的一維組成的一維連續(xù)的地址空間連續(xù)的地址空間; 內(nèi)存空間用來存放當前正在運行程內(nèi)存空間用來存放當前正在運行程序的代碼及數(shù)據(jù)序的代碼及數(shù)據(jù), 是程序中指令本身地址所指的存儲是程序中指令本身地址所指的存儲器、亦即程序計數(shù)器所指的存儲器。器、亦即程序計數(shù)器所指的存儲器。 內(nèi)存

3、的要求內(nèi)存的要求: 能直接存取能直接存取, 訪問速度盡量快訪問速度盡量快, 應(yīng)與應(yīng)與cpu 取指速度相匹配取指速度相匹配, 足夠大足夠大, 能裝下當前運行的程能裝下當前運行的程序和數(shù)據(jù)序和數(shù)據(jù), 否則否則cpu執(zhí)行速度就會受到內(nèi)存速度和容執(zhí)行速度就會受到內(nèi)存速度和容量的影響而得不到充分發(fā)揮。量的影響而得不到充分發(fā)揮。 內(nèi)存可以分為：內(nèi)存可以分為： 系統(tǒng)區(qū)：用于存放操作系統(tǒng)系統(tǒng)區(qū)：用于存放操作系統(tǒng) 用戶區(qū)：用于裝入并存放用戶程序和數(shù)據(jù)用戶區(qū)：用于裝入并存放用戶程序和數(shù)據(jù)。4.1.2 存儲管理目的存儲管理目的1. 充分利用內(nèi)存充分利用內(nèi)存, 為多道程序并發(fā)執(zhí)行提供存儲基礎(chǔ)為多道程序并發(fā)執(zhí)行提供存儲

4、基礎(chǔ)2. 盡可能方便用戶使用盡可能方便用戶使用 自動裝入用戶程序自動裝入用戶程序 用戶程序中不必考慮硬件細節(jié)用戶程序中不必考慮硬件細節(jié)3. 系統(tǒng)能夠解決程序空間比實際內(nèi)存空間大的問題系統(tǒng)能夠解決程序空間比實際內(nèi)存空間大的問題4. 程序在執(zhí)行時可以動態(tài)伸縮程序在執(zhí)行時可以動態(tài)伸縮5. 存儲保護與安全存儲保護與安全6. 共享與通信共享與通信7. 了解有關(guān)資源的使用狀況了解有關(guān)資源的使用狀況8. 實現(xiàn)的性能和代價實現(xiàn)的性能和代價, 性能高時空開銷小性能高時空開銷小 4.1.3 存儲管理的內(nèi)容存儲管理的內(nèi)容1. 內(nèi)存空間的管理、分配與回收內(nèi)存空間的管理、分配與回收 記錄內(nèi)存的使用情況（內(nèi)存分配回收的依

5、據(jù)）記錄內(nèi)存的使用情況（內(nèi)存分配回收的依據(jù)） 設(shè)置相應(yīng)的內(nèi)存分配表設(shè)置相應(yīng)的內(nèi)存分配表 內(nèi)存空間劃分內(nèi)存空間劃分: 等長或不等長等長或不等長 確定分配算法確定分配算法, 實施內(nèi)存分配實施內(nèi)存分配 回收內(nèi)存回收內(nèi)存 分配回收方式分配回收方式: 靜態(tài)分配與動態(tài)分配靜態(tài)分配與動態(tài)分配2. 存儲共享存儲共享內(nèi)存共享：兩個或多個進程共用內(nèi)存中相同區(qū)域內(nèi)存共享：兩個或多個進程共用內(nèi)存中相同區(qū)域 目的：節(jié)省內(nèi)存空間，提高內(nèi)存利用率目的：節(jié)省內(nèi)存空間，提高內(nèi)存利用率 實現(xiàn)進程通信實現(xiàn)進程通信(數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)共享) 共享內(nèi)容：共享內(nèi)容： 代碼共享，要求代碼為純代碼代碼共享，要求代碼為純代碼 數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)共享3.

6、存儲保護與安全存儲保護與安全 為多個程序共享內(nèi)存提供保障為多個程序共享內(nèi)存提供保障,使內(nèi)存中的各道程使內(nèi)存中的各道程序只能訪問它自己的區(qū)域序只能訪問它自己的區(qū)域, 避免各道程序間相互干攏避免各道程序間相互干攏, 特別是當一道程序發(fā)生錯誤時特別是當一道程序發(fā)生錯誤時, 不致于影響其他程序不致于影響其他程序的運行。通常由硬件完成保護功能的運行。通常由硬件完成保護功能, 由軟件輔助實現(xiàn)。由軟件輔助實現(xiàn)。保護范圍保護范圍 保護系統(tǒng)程序區(qū)不被用戶侵犯保護系統(tǒng)程序區(qū)不被用戶侵犯(有意或無意的有意或無意的) 不允許用戶程序讀寫不屬于自己地址空間的數(shù)據(jù)不允許用戶程序讀寫不屬于自己地址空間的數(shù)據(jù) (系統(tǒng)區(qū)地址空

7、間系統(tǒng)區(qū)地址空間, 其他用戶程序的地址空間其他用戶程序的地址空間)保護方法保護方法防止地址越界防止地址越界 每個進程都有自己的地址空間每個進程都有自己的地址空間, 應(yīng)防止發(fā)生地址應(yīng)防止發(fā)生地址越界越界; 當程序要訪問某內(nèi)存單元時當程序要訪問某內(nèi)存單元時, 由硬件檢查是否由硬件檢查是否越界越界, 如未越界則執(zhí)行如未越界則執(zhí)行, 否則產(chǎn)生地址越界中斷。否則產(chǎn)生地址越界中斷。 硬件提供一對寄存器硬件提供一對寄存器: (上界寄存器上界寄存器/下界寄存器下界寄存器) 基址寄存器基址寄存器: 存起始地址。存起始地址。 限長寄存器限長寄存器: 存長度存長度權(quán)限保護權(quán)限保護: 對于多進程共享的存儲區(qū)域?qū)τ诙噙M

8、程共享的存儲區(qū)域, 各進程都有各進程都有自己的自己的訪問權(quán)限訪問權(quán)限; 如果越權(quán)訪問如果越權(quán)訪問, 則發(fā)生讀寫保護。則發(fā)生讀寫保護。4. 內(nèi)存內(nèi)存“擴充擴充” 通過虛擬存儲技術(shù)實現(xiàn)通過虛擬存儲技術(shù)實現(xiàn) 用戶在編制程序時，不應(yīng)該受內(nèi)存容量限制，所用戶在編制程序時，不應(yīng)該受內(nèi)存容量限制，所以要采用一定技術(shù)來以要采用一定技術(shù)來擴充擴充內(nèi)存的容量，使用戶得到內(nèi)存的容量，使用戶得到比實際內(nèi)存容量大的多的內(nèi)存空間。比實際內(nèi)存容量大的多的內(nèi)存空間。 具體實現(xiàn)是在硬件支持下，軟硬件相互協(xié)作，將具體實現(xiàn)是在硬件支持下，軟硬件相互協(xié)作，將內(nèi)存和外存結(jié)合起來統(tǒng)一使用。通過這種方法把內(nèi)存內(nèi)存和外存結(jié)合起來統(tǒng)一使用。通

9、過這種方法把內(nèi)存擴充，使用戶在編制程序時不受內(nèi)存限制。擴充，使用戶在編制程序時不受內(nèi)存限制。5. 程序的裝入程序的裝入 創(chuàng)建進程的第一件事創(chuàng)建進程的第一件事, 就是將程序和數(shù)據(jù)裝入內(nèi)就是將程序和數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存。對不同的地址映射方式對應(yīng)有多種裝入方式存。對不同的地址映射方式對應(yīng)有多種裝入方式4.2 程序的裝入和鏈接程序的裝入和鏈接源程序源程序編譯程序編譯程序或匯編程序或匯編程序目標目標模塊模塊鏈接程序鏈接程序裝入裝入模塊模塊裝入程序裝入程序裝入階段裝入階段編譯階段編譯階段內(nèi)存中內(nèi)存中可執(zhí)行可執(zhí)行代碼代碼鏈接階段鏈接階段對用戶程序的處理過程對用戶程序的處理過程4.2.1 地址映射地址映射地址映射有稱

10、為地址重定位地址映射有稱為地址重定位, 地址變換地址變換 邏輯地址邏輯地址 地址映射地址映射 物理地址物理地址(相對地址相對地址, 虛地址虛地址) (絕對地址絕對地址, 實地址實地址)地址映射地址映射ba=1000.load a 200 3456 1100物理地址空間物理地址空間load a d1d1 3456源程序源程序load a 200 3456000100200編譯連接編譯連接邏輯地址空間邏輯地址空間1200(1)邏輯地址（相對地址，虛地址）邏輯地址（相對地址，虛地址） 用戶的程序經(jīng)過匯編或編譯后形成目標代碼用戶的程序經(jīng)過匯編或編譯后形成目標代碼, 目目標代碼通常采用相對地址的形式標代

11、碼通常采用相對地址的形式, 其首地址為其首地址為0, 其余其余指令中的地址都相對于首地址而編址。指令中的地址都相對于首地址而編址。 不能用邏輯地址直接在內(nèi)存中讀取信息。不能用邏輯地址直接在內(nèi)存中讀取信息。(2)物理地址（絕對地址，實地址）物理地址（絕對地址，實地址） 內(nèi)存中存儲單元的地址內(nèi)存中存儲單元的地址, 可直接尋址。可直接尋址。(3)地址映射地址映射 為了保證為了保證 cpu執(zhí)行指令時可正確訪問存儲單元執(zhí)行指令時可正確訪問存儲單元, 需將用戶程序中的邏輯地址需將用戶程序中的邏輯地址, 轉(zhuǎn)換為運行時由機器直轉(zhuǎn)換為運行時由機器直接尋址的物理地址接尋址的物理地址, 這一過程稱為地址映射。這一過

12、程稱為地址映射。03456.load a 200.0100200300.load a 2003456邏輯地址空間邏輯地址空間110012001300物理地址空間物理地址空間200vr1000br地址重定位地址重定位地址映射的原因地址映射的原因 當程序裝入內(nèi)存時當程序裝入內(nèi)存時, 操作系統(tǒng)要為該程序分配一操作系統(tǒng)要為該程序分配一個合適的內(nèi)存空間個合適的內(nèi)存空間, 由于程序的邏輯地址與分配到內(nèi)由于程序的邏輯地址與分配到內(nèi)存物理地址不一致存物理地址不一致, 而而cpu執(zhí)行指令時執(zhí)行指令時, 是按物理地是按物理地址進行的址進行的, 所以要進行地址轉(zhuǎn)換。所以要進行地址轉(zhuǎn)換。靜態(tài)重定位靜態(tài)重定位 當用戶程

13、序被裝入內(nèi)存時，一次性實現(xiàn)邏輯地當用戶程序被裝入內(nèi)存時，一次性實現(xiàn)邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換，以后不再轉(zhuǎn)換（一般在裝入址到物理地址的轉(zhuǎn)換，以后不再轉(zhuǎn)換（一般在裝入內(nèi)存時由軟件完成）。內(nèi)存時由軟件完成）。動態(tài)重定位動態(tài)重定位 在程序運行過程中要訪問數(shù)據(jù)時再進行地址變在程序運行過程中要訪問數(shù)據(jù)時再進行地址變換換(在逐條指令執(zhí)行時完成地址映射在逐條指令執(zhí)行時完成地址映射; 為了提高效率為了提高效率, 此工作一般由硬件地址映射機制來完成此工作一般由硬件地址映射機制來完成; 硬件支持硬件支持,軟硬件結(jié)合完成軟硬件結(jié)合完成), 硬件上需要一對寄存器的支持。硬件上需要一對寄存器的支持。程序的裝入方式程序的裝入

14、方式1. 絕對裝入方式：絕對裝入方式：編譯產(chǎn)生的是絕對地址編譯產(chǎn)生的是絕對地址, 按此按此絕對地址裝入程序和數(shù)據(jù)。絕對地址裝入程序和數(shù)據(jù)。2. 可重定位裝入方式：可重定位裝入方式：將邏輯地址將邏輯地址映射為映射為物理物理地址裝入地址裝入, 一次地址變換不再改變稱靜態(tài)重定一次地址變換不再改變稱靜態(tài)重定位。地址變換在裝入階段完成。位。地址變換在裝入階段完成。3. 動態(tài)運行時裝入方式：動態(tài)運行時裝入方式：程序運行過程中程序運行過程中, 在內(nèi)在內(nèi)存中的位置可以改變存中的位置可以改變, 因此邊運行因此邊運行, 邊裝入。邊裝入。稱動態(tài)重定位。地址變換在運行階段完成。稱動態(tài)重定位。地址變換在運行階段完成。4

15、.2.2 程序的裝入程序的裝入程序的鏈接方式程序的鏈接方式1. 靜態(tài)鏈接方式：靜態(tài)鏈接方式：裝入前進行鏈接裝入前進行鏈接, 將所有將所有模塊的相對地址鏈接起來模塊的相對地址鏈接起來, 形成整個程序形成整個程序的連續(xù)的邏輯地址。的連續(xù)的邏輯地址。2. 裝入時動態(tài)鏈接：裝入時動態(tài)鏈接：邊裝入、邊鏈接邊裝入、邊鏈接, 各模各模塊獨立分開裝入內(nèi)存的不同位置塊獨立分開裝入內(nèi)存的不同位置, 便于修便于修改改, 便于共享。便于共享。3. 運行時動態(tài)鏈接：運行時動態(tài)鏈接：邊運行、邊裝入邊運行、邊裝入, 有些有些模塊往往不會運行到模塊往往不會運行到(如錯誤處理如錯誤處理), 不必裝不必裝入，效率高節(jié)省內(nèi)存。入，

16、效率高節(jié)省內(nèi)存。4.2.3 程序的鏈接程序的鏈接4.3 各種存儲管理方案各種存儲管理方案單用戶單用戶(連續(xù)區(qū)連續(xù)區(qū))存儲管理：存儲管理： 單用戶系統(tǒng)在一段時間內(nèi)單用戶系統(tǒng)在一段時間內(nèi), 只有一個進程在內(nèi)存只有一個進程在內(nèi)存, 故內(nèi)存分配管理十分簡單故內(nèi)存分配管理十分簡單, 內(nèi)存利用率低。內(nèi)存分為內(nèi)存利用率低。內(nèi)存分為兩個區(qū)域兩個區(qū)域, 一個供操作系統(tǒng)使用一個供操作系統(tǒng)使用, 一個供用戶使用。一個供用戶使用。用戶程序用戶程序ram中的中的操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)0 xfff0ram中的中的操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)用戶程序用戶程序0rom中的設(shè)中的設(shè)備驅(qū)動程序備驅(qū)動程序用戶程序用戶程序ram中的中的操作系統(tǒng)操作系

17、統(tǒng)04.3.1 分區(qū)存儲管理方案分區(qū)存儲管理方案 系統(tǒng)把內(nèi)存用戶區(qū)劃分為若干分區(qū)系統(tǒng)把內(nèi)存用戶區(qū)劃分為若干分區(qū), 分區(qū)大小分區(qū)大小可以相等可以相等, 也可以不等。一個進程占據(jù)一個分區(qū)。也可以不等。一個進程占據(jù)一個分區(qū)。固定分區(qū)固定分區(qū): 預(yù)先把可分配的主存儲器空間分割成若干個連預(yù)先把可分配的主存儲器空間分割成若干個連續(xù)區(qū)域續(xù)區(qū)域, 稱為一個分區(qū)稱為一個分區(qū); 每個分區(qū)的大小可以相同也每個分區(qū)的大小可以相同也可以不同可以不同, 但固定不變但固定不變, 每個分區(qū)裝一個作業(yè)。每個分區(qū)裝一個作業(yè)。存儲分配：存儲分配：如果有一個空閑區(qū)如果有一個空閑區(qū), 則分配給進程。則分配給進程。內(nèi)存管理：內(nèi)存管理：設(shè)

18、置內(nèi)存分配表設(shè)置內(nèi)存分配表內(nèi)存分配內(nèi)存分配: 查找分配表查找分配表, 找到合適的分區(qū)找到合適的分區(qū); 回收回收:簡單簡單缺點：缺點：內(nèi)存利用率不高內(nèi)存利用率不高分區(qū)號分區(qū)號起始地址起始地址長度長度狀態(tài)狀態(tài)進程名進程名分區(qū)分區(qū)4分區(qū)分區(qū)3分區(qū)分區(qū)2分區(qū)分區(qū)1操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)700k400k100k04.3.2 可變分區(qū)可變分區(qū)1、基本思想、基本思想 內(nèi)存不是預(yù)先劃分好的，而是當作業(yè)裝入時，內(nèi)存不是預(yù)先劃分好的，而是當作業(yè)裝入時，根據(jù)作業(yè)的需求和內(nèi)存空間的使用情況來決定根據(jù)作業(yè)的需求和內(nèi)存空間的使用情況來決定是否分配。若有足夠的空間，則按需要分割一是否分配。若有足夠的空間，則按需要分割一部分分區(qū)給

19、該進程；否則令其等待主存空間部分分區(qū)給該進程；否則令其等待主存空間可變式分區(qū)的使用情況，其中，陰影部分為空閑區(qū)可變式分區(qū)的使用情況，其中，陰影部分為空閑區(qū)pa(120k)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)(a)pa(120k)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)(b)pb(30k)pc(100k)1m140k0操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)(c)pb(30k)pc(100k)270k170kpd(80k)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)(d)pc(100k)70kpd(80k)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)(e)pc(100k)10kpe(60k)20k 始址始址 長度長度 占用標志占用標志 20k 80k pd20k 80k pd 110k 60k pe 110k 60k

20、 pe 170k 100k pc 170k 100k pc 空空 始址始址 長度長度 占用占用 100k 10k 100k 10k 有效有效 270k 730k 270k 730k 有效有效 空空 (a)已分配區(qū)表已分配區(qū)表 (b)未分配區(qū)表未分配區(qū)表 2、內(nèi)存管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)存管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1)可變分區(qū)分區(qū)表可變分區(qū)分區(qū)表分區(qū)說明表由兩張表格組成分區(qū)說明表由兩張表格組成2) 空閑分區(qū)鏈空閑分區(qū)鏈 （p 108 圖圖 4-5） 將分區(qū)分配信息附加在分區(qū)中將分區(qū)分配信息附加在分區(qū)中, 記錄存貯空間的記錄存貯空間的使用情況。將表格信息放在每個分區(qū)的首尾兩個字中使用情況。將表格信息放在每個分區(qū)的首

21、尾兩個字中, 利用表格自己管理自己。表格存放如下一些信息：利用表格自己管理自己。表格存放如下一些信息： (1) 狀態(tài)信息狀態(tài)信息: “0”表示該區(qū)空閑表示該區(qū)空閑, “1”表示已分配。表示已分配。 (2) 該區(qū)的大小該區(qū)的大小(以字或塊為單位以字或塊為單位)。 (3) 指針信息指針信息: 構(gòu)成空閑區(qū)鏈。構(gòu)成空閑區(qū)鏈。狀態(tài)位狀態(tài)位 分區(qū)大?。ǚ謪^(qū)大?。╪+2） 前向指針前向指針大小為大小為n的已分配區(qū)或空閑區(qū)的已分配區(qū)或空閑區(qū)狀態(tài)位狀態(tài)位 分區(qū)大小（分區(qū)大?。╪+2） 后向指針后向指針3.分區(qū)分配算法：分區(qū)分配算法：首先適配算法首先適配算法: (特點特點:簡單、快速分配簡單、快速分配) 當接到內(nèi)

22、存申請時當接到內(nèi)存申請時, 查空閑塊表查空閑塊表, 找到第一個不找到第一個不小于請求的空塊小于請求的空塊, 將其分割并分配。將其分割并分配。最佳適配算法最佳適配算法: (特點特點:用最小空間滿足要求用最小空間滿足要求) 接到內(nèi)存申請時接到內(nèi)存申請時, 在空閑塊表中找到一個不小于在空閑塊表中找到一個不小于請求的最小空塊進行分配。請求的最小空塊進行分配。最壞適配算法最壞適配算法: (特點特點:分割后空閑塊仍較大分割后空閑塊仍較大) 接到內(nèi)存申請時接到內(nèi)存申請時, 在空閑塊表中找到一個不小于在空閑塊表中找到一個不小于請求的最大空塊進行分配。請求的最大空塊進行分配。最佳適配算法的實現(xiàn)：最佳適配算法的實

23、現(xiàn)：存儲區(qū)（空白區(qū)）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：空白區(qū)按其容量大小存儲區(qū)（空白區(qū)）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：空白區(qū)按其容量大小遞增連接起來遞增連接起來 即：即：x1 x2 x3 . xn設(shè)請求分配的容量為設(shè)請求分配的容量為s，則從，則從x1開始比較，直至開始比較，直至s xi，然后，從然后，從xi中減去中減去s，如有剩余，則處于空白區(qū)插入，如有剩余，則處于空白區(qū)插入適當位置，否則（適當位置，否則（ssn），則分配失敗。），則分配失敗。剩余空白區(qū)的處理：如果剩余空白區(qū)的處理：如果xi-s g(參數(shù)參數(shù))，則，則xi全部給全部給作業(yè)，否則，作業(yè)，否則，xi-s插入適當位置。插入適當位置?？雌饋碜罴眩瑢嶋H怎么樣？看起來最佳，實際

24、怎么樣？4.分區(qū)分配操作分區(qū)分配操作1)分配內(nèi)存分配內(nèi)存 p 110 圖圖 4-6 自己看自己看2)回收內(nèi)存回收內(nèi)存 根據(jù)釋放的回收區(qū)首址，從空閑分區(qū)鏈中找到相應(yīng)根據(jù)釋放的回收區(qū)首址，從空閑分區(qū)鏈中找到相應(yīng)的插入點，按回收區(qū)與空閑分區(qū)相鄰情況分為的插入點，按回收區(qū)與空閑分區(qū)相鄰情況分為4種情種情況分別處理，能合并的則合并，見況分別處理，能合并的則合并，見p 110 圖圖4-7 。1.動態(tài)重定位的引入動態(tài)重定位的引入 碎片問題：碎片問題：經(jīng)過一段時間的分配回收后經(jīng)過一段時間的分配回收后, 內(nèi)存中內(nèi)存中存在很多很小的空閑塊。它們每一個都很小存在很多很小的空閑塊。它們每一個都很小, 不足以不足以滿足

25、分配要求滿足分配要求, 但其總和滿足分配要求但其總和滿足分配要求; 這些空閑塊被這些空閑塊被稱為碎片。稱為碎片。 造成存儲資源的浪費造成存儲資源的浪費 碎片問題的解決：碎片問題的解決： 緊湊技術(shù)緊湊技術(shù): (緊縮技術(shù)緊縮技術(shù), 浮動技術(shù)浮動技術(shù), 搬家技術(shù)搬家技術(shù)) 通過在內(nèi)存移動程序通過在內(nèi)存移動程序, 將所有小的空閑區(qū)域合并將所有小的空閑區(qū)域合并為大的空閑區(qū)域。問題為大的空閑區(qū)域。問題: 開銷大開銷大, 移動時機。移動時機。 2.動態(tài)重定位的實現(xiàn)動態(tài)重定位的實現(xiàn)4.3.3 可重定位分區(qū)分配可重定位分區(qū)分配動態(tài)重定位示意圖動態(tài)重定位示意圖01234.load a 200.0100200300

26、.load a 2001234程序地址空間程序地址空間110012001300物理地址空間物理地址空間1000重定位寄存器重定位寄存器.1000絕對地址絕對地址相對地址相對地址2003.動態(tài)重定位動態(tài)重定位分區(qū)分配算法分區(qū)分配算法 在動態(tài)分區(qū)分配算法基礎(chǔ)上增加了緊湊功能在動態(tài)分區(qū)分配算法基礎(chǔ)上增加了緊湊功能按動態(tài)分區(qū)分配按動態(tài)分區(qū)分配修改有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)修改有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行緊湊進行緊湊形成連續(xù)分區(qū)形成連續(xù)分區(qū)修改有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)修改有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)檢索空閑分區(qū)鏈檢索空閑分區(qū)鏈空閑和空閑和u.size?找到找到u.size?返回分區(qū)號返回分區(qū)號失敗返回失敗返回請求分配請求分配u.size分區(qū)分區(qū)4.3.4

27、對換技術(shù)對換技術(shù)1.對換的引入對換的引入 對換技術(shù)是在多道環(huán)境下擴充內(nèi)存采用對換技術(shù)是在多道環(huán)境下擴充內(nèi)存采用的方法的方法, 用以解決在較小的存儲空間中運行較用以解決在較小的存儲空間中運行較大程序時遇到的矛盾。大程序時遇到的矛盾。 對換技術(shù)被廣泛用于小型分時系統(tǒng)中對換技術(shù)被廣泛用于小型分時系統(tǒng)中, 對對換技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了虛存技術(shù)的出現(xiàn)換技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了虛存技術(shù)的出現(xiàn) 當內(nèi)存空間緊張時當內(nèi)存空間緊張時, 系統(tǒng)將內(nèi)存中某些進系統(tǒng)將內(nèi)存中某些進程暫時移到外存程暫時移到外存, 把外存中某些進程換進內(nèi)存把外存中某些進程換進內(nèi)存,占據(jù)前者所占用的區(qū)域占據(jù)前者所占用的區(qū)域, 這種技術(shù)是進程在內(nèi)這種技術(shù)是進程

28、在內(nèi)存與外存之間的動態(tài)調(diào)度存與外存之間的動態(tài)調(diào)度; 多用于分時系統(tǒng)中。多用于分時系統(tǒng)中。2.對換的單位：對換的單位：進程對換進程對換分段對換分段對換頁面對換頁面對換3.對換空間的管理對換空間的管理1.外存的劃分外存的劃分: 文件區(qū)和對換區(qū)文件區(qū)和對換區(qū)2.對換區(qū)的管理對換區(qū)的管理: 連續(xù)分配還是離散分配連續(xù)分配還是離散分配?3.內(nèi)存管理方式是否適合對換區(qū)的管理內(nèi)存管理方式是否適合對換區(qū)的管理?1) 換出進程的選擇：換出進程的選擇： 處于阻塞狀態(tài)、處于阻塞狀態(tài)、 優(yōu)先級最低且駐留時間最長優(yōu)先級最低且駐留時間最長2) 換出過程換出過程 只換出進程非共享部分只換出進程非共享部分,共享部分則將共共享部分則將共 享計數(shù)減享計數(shù)減1, 結(jié)果為結(jié)果為0時再將它換出。時再將它換出。3) 進程