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107一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽主講教師:翟高壽(副教授)聯(lián)系電話:(辦)電子郵件:制作人:翟高壽制作單位:北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院《操作系統(tǒng)》207一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽第四章存儲(chǔ)器管理4.1程序的裝入和鏈接4.2連續(xù)分配方式4.3基本分頁存儲(chǔ)管理方式4.4基本分段存儲(chǔ)管理方式4.5虛擬存儲(chǔ)器概念及關(guān)鍵技術(shù)4.6請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理方式4.7請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式307一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽用戶程序處理過程內(nèi)存裝入程序源程序裝入模塊鏈接程序庫編譯程序……目標(biāo)模塊407一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽程序的鏈接鏈接過程根據(jù)外部訪問符號(hào)名表,將經(jīng)過編譯或匯編得到的一組目標(biāo)模塊以及它們所需要的庫函數(shù),裝配成一個(gè)完整的裝入模塊關(guān)鍵問題修改相對(duì)地址變換外部調(diào)用符號(hào)鏈接方式靜態(tài)鏈接方式、裝入/運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接方式507一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽程序鏈接示意圖目標(biāo)模塊模塊ACALLB;Return;L-1相對(duì)地址0模塊BCALLC;Return;M-10模塊CCodeReturn;N-10裝入模塊模塊AJSR“L”;Return;L-1相對(duì)地址0模塊BJSR“L+M”;Return;L+M-1L模塊CCodeReturn;L+M+N-1L+M607一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽鏈接方式比較靜態(tài)鏈接方式可執(zhí)行文件、難以實(shí)現(xiàn)“內(nèi)存”模塊共享裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接便于軟件版本的修改和更新便于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)模塊為多個(gè)應(yīng)用程序共享運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接將某些目標(biāo)模塊的鏈接推遲到執(zhí)行時(shí)根據(jù)是否需要再完成707一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽程序的裝入基本目標(biāo)及相關(guān)問題由裝入程序?qū)⒀b入模塊載入到內(nèi)存裝入位置、地址變換(重定位)及時(shí)機(jī)裝入方式絕對(duì)裝入方式(單道程序環(huán)境)靜態(tài)可重定位裝入方式(多道程序環(huán)境)動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入方式(運(yùn)行中移動(dòng)位置)關(guān)鍵概念相對(duì)地址、絕對(duì)地址、重定位及其寄存器807一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽絕對(duì)裝入模塊和可重定位裝入模塊
JMP1424CodeLOAD1,2224
---------------
Data14242224絕對(duì)地址1024絕對(duì)裝入模塊PROGRAMJMPAddriCodeLOAD1,Addrj
------------------DATADataAddriAddrj符號(hào)地址目標(biāo)模塊
JMP400CodeLOAD1,1200
---------------
Data4001200相對(duì)地址0可重定位裝入模塊907一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽(靜態(tài)/動(dòng)態(tài))可重定位重定位程序裝入或執(zhí)行時(shí)對(duì)裝入模塊或目標(biāo)程序中的指令及數(shù)據(jù)地址的修改過程靜態(tài)重定位由重定位裝入程序在將裝入模塊裝入內(nèi)存時(shí)一次性完成重定位需要連續(xù)存儲(chǔ)空間,裝入后不能移動(dòng)動(dòng)態(tài)重定位需要特殊硬件(地址變換機(jī)構(gòu))支持,以保證地址轉(zhuǎn)換不會(huì)影響指令的執(zhí)行速度便于動(dòng)態(tài)鏈接和代碼共享1007一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽動(dòng)態(tài)重定位示意圖CPU10000相對(duì)地址2500+重定位寄存器內(nèi)存物理地址12500LOAD1,250036510000101001250015000LOAD1,2500365010025005000作業(yè)J1107一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽第四章存儲(chǔ)器管理4.1程序的裝入和鏈接4.2連續(xù)分配方式4.3基本分頁存儲(chǔ)管理方式4.4基本分段存儲(chǔ)管理方式4.5虛擬存儲(chǔ)器概念及關(guān)鍵技術(shù)4.6請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理方式4.7請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式1207一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽4.2
連續(xù)分配方式4.2.1單一連續(xù)分配4.2.2固定分區(qū)分配4.2.3動(dòng)態(tài)分區(qū)分配4.2.4可重定位分區(qū)分配4.2.5對(duì)換1307一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽單一連續(xù)分配方式內(nèi)存劃分為系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)整個(gè)用戶區(qū)為一個(gè)用戶獨(dú)占,僅駐留一道程序靜態(tài)鏈接和動(dòng)態(tài)重定位技術(shù)、存儲(chǔ)器保護(hù)措施僅適用于單用戶、單任務(wù)操作系統(tǒng)中CPU界限寄存器基址寄存器邏輯地址<+是物理地址內(nèi)存否地址錯(cuò)1407一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽4.2
連續(xù)分配方式4.2.1單一連續(xù)分配4.2.2固定分區(qū)分配4.2.3動(dòng)態(tài)分區(qū)分配4.2.4可重定位分區(qū)分配4.2.5對(duì)換1507一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽固定分區(qū)分配方式用戶區(qū)分為若干固定區(qū)域每個(gè)分區(qū)可裝入一道作業(yè)分區(qū)劃分方法(等分/不等分)內(nèi)存分配與分區(qū)說明表可用于多道程序存儲(chǔ)管理A:B:C=150:300:500操作系統(tǒng)作業(yè)A作業(yè)B作業(yè)C存儲(chǔ)空間分配情況0300K450K750K1250K1750K分區(qū)號(hào)大小KB始址K狀態(tài)1150300已分配2300450已分配3500750已分配45001250已分配1607一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽4.2
連續(xù)分配方式4.2.1單一連續(xù)分配4.2.2固定分區(qū)分配4.2.3動(dòng)態(tài)分區(qū)分配4.2.4可重定位分區(qū)分配4.2.5對(duì)換1707一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽動(dòng)態(tài)分區(qū)分配方式基本思想根據(jù)進(jìn)程的實(shí)際需求,動(dòng)態(tài)地對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行分配、回收及劃分關(guān)鍵問題分區(qū)分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分區(qū)分配算法分區(qū)分配與回收操作碎片(零頭)處理1807一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽分區(qū)分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(A)空閑分區(qū)表分區(qū)號(hào)大小KB始址K狀態(tài)156200空閑2100332空閑378520空閑462690空閑5………(B)空閑分區(qū)鏈前向指針0后向指針0N+2N+2N個(gè)字節(jié)可用分區(qū)大小分區(qū)狀態(tài)1907一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽分區(qū)分配算法首次適應(yīng)算法FF要求空閑分區(qū)鏈以地址遞增次序鏈接查找開銷大,但有利于大作業(yè)分配循環(huán)首次適應(yīng)算法首次適應(yīng)+起始查尋指針+循環(huán)查找減少查找開銷,但不利于大作業(yè)分配最佳適應(yīng)算法追求既能滿足要求且又最小的空閑分區(qū)要求空閑分區(qū)按大小遞增次序鏈接微觀意義上的最佳與宏觀上的零頭問題2007一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽動(dòng)態(tài)分區(qū)內(nèi)存分配流程從頭開始查找可變分區(qū)分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)開始m.size≧u.size?檢索完否?m.size-u.size≦size?從當(dāng)前分區(qū)劃出u.size大小的分區(qū)是否否否修改分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并執(zhí)行分配是返回是檢索下一分區(qū)信息移出當(dāng)前分區(qū)2107一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽動(dòng)態(tài)分區(qū)內(nèi)存回收情況F1回收區(qū)回收區(qū)F2F1回收區(qū)F2回收區(qū)2207一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽動(dòng)態(tài)分區(qū)內(nèi)存回收流程順序查找分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)直至找到某分區(qū)之m.addr>collected.addr或m.size=0開始是返回回收區(qū)與前一空閑區(qū)合并同時(shí)修正分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非第一分區(qū)且與前一空閑區(qū)相鄰?否非最末分區(qū)且與后一空閑區(qū)相鄰?回收區(qū)與后一空閑區(qū)合并同時(shí)修正分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與后一空閑區(qū)相鄰?與后一空閑區(qū)合并同時(shí)修正分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是是回收區(qū)collected.size=0?否插入回收區(qū)并調(diào)整分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)否是2307一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽4.2
連續(xù)分配方式4.2.1單一連續(xù)分配4.2.2固定分區(qū)分配4.2.3動(dòng)態(tài)分區(qū)分配4.2.4可重定位分區(qū)分配4.2.5對(duì)換2407一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽動(dòng)態(tài)重定位分區(qū)分配方式緊湊連續(xù)分配要求程序裝入內(nèi)存空間的連續(xù)性分區(qū)分配產(chǎn)生的零頭/碎片問題通過移動(dòng)把多個(gè)分散拼接成大分區(qū)用戶程序內(nèi)存地址變化及地址修正問題動(dòng)態(tài)重定位動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入方式及重定位寄存器動(dòng)態(tài)重定位分區(qū)分配算法動(dòng)態(tài)分配分區(qū)算法+緊湊功能2507一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽緊湊(拼接)技術(shù)操作系統(tǒng)用戶程序220KB用戶程序532KB用戶程序325KB用戶程序635KB操作系統(tǒng)用戶程序2用戶程序5用戶程序3用戶程序6112KB緊湊前緊湊后2607一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽動(dòng)態(tài)重定位分區(qū)分配流程從頭開始查找可變分區(qū)分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)開始找到不小于u.size的空閑分區(qū)否?空閑分區(qū)總和不小于u.size?進(jìn)行拼湊形成連續(xù)空閑區(qū)修改分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否否按動(dòng)態(tài)分區(qū)方式進(jìn)行分配,修改分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回是2707一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽4.2
連續(xù)分配方式4.2.1單一連續(xù)分配4.2.2固定分區(qū)分配4.2.3動(dòng)態(tài)分區(qū)分配4.2.4可重定位分區(qū)分配4.2.5對(duì)換2807一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽多道程序環(huán)境下的對(duì)換對(duì)換的概念及意義內(nèi)存(進(jìn)程、程序、數(shù)據(jù))外存提高內(nèi)存利用率對(duì)換實(shí)現(xiàn)機(jī)制UNIX:對(duì)換進(jìn)程(中級(jí)調(diào)度)對(duì)換實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)程對(duì)換:分時(shí)系統(tǒng)頁面/分段對(duì)換:虛擬存儲(chǔ)技術(shù)2907一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽對(duì)換空間的管理文件區(qū)和對(duì)換區(qū)功能、管理目標(biāo)及管理方式對(duì)換區(qū)使用情況數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空閑分區(qū)表/鏈(盤塊為基本單位)對(duì)換區(qū)分配與回收操作分配算法分配操作回收操作3007一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽進(jìn)程的換出和換入進(jìn)程的換出被換出進(jìn)程的選擇(進(jìn)程狀態(tài)+優(yōu)先級(jí)+內(nèi)存駐留時(shí)間)換出過程(換出非共享或不再共享的程序及數(shù)據(jù)段對(duì)換空間申請(qǐng)換出內(nèi)存釋放內(nèi)存分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及PCB修改)進(jìn)程的換入被換入進(jìn)程的選擇(進(jìn)程狀態(tài)+換出時(shí)間)換入過程(內(nèi)存申請(qǐng)換入
PCB修改)3107一月2023北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽
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