第4章存储器管理复习Word格式文档下载.docx
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（1）绝对装入方式：
是由装入程序根据装入模块中的地址，将程序和数据装入主存。
（2）可重定位方式：
是由装入程序根据主存当前的实际使用情况，将装入模块装入到主存适当的地方。
重定位：
在装入时对目标程序中的指令和数据地址的修改过程称为重定位。
（把逻辑地址转换成绝对地址），它分为静态重定位和动态重定位。
静态重定位：
重定位是在装入时由重定位装入程序一次性完成的，则被称作静态重定位。
（3）动态运行时装入方式：
动态运行时的装入程序，在把装入模块装入主存后，并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址，而是把这种地址转换推迟到程序要真正执行时才进行，叫动态重定位
3.存储管理方式
⏹
单一连续分配存储管理方式
固定分区存储管理方式
动态分区存储管理方式
页式存储管理方式
段式存储管理方式
段页式存储管理方式
虚拟存储管理方式
全部装入
部分装入
连续分配
非连续分配
单一连续分配
固定分区分配
动态分区分配
分页式存储管理方式
分段式存储管理方式
段页式存储管理方式
请求分页式虚拟存储管理方式
请求分段式虚拟存储管理方式
4.2单一连续存储管理方式
◆在主存中仅驻留一道程序，整个用户区为一用户独占。
当用户作业空间大于用户区时，该作业不能装入。
◆采用这种存储管理方式时，主存分为两个分区（系统区和用户区）。
◆分配过程是：
首先，从作业队列中取出队首作业；
判断作业的大小是否大于用户区的大小，若大于则作业不能装入，否则，可以把作业装入用户区。
它一次只能装入一个作业。
◆它采用静态分配方式。
◆处理器设置两个寄存器：
界限寄存器和重定位寄存器。
界限寄存器用来存放主存用户区的长度，重定位寄存器用来存放用户区的起始地址。
◆地址转换过程是：
CPU获得的逻辑地址首先与界限寄存器的值比较，若大于界限寄存器的值，产生“地址越界”中断信号，由相应的中断处理程序处理；
若不大于界限寄存器的值，就与重定位寄存器中的基址相加，得到物理地址，对应于主存中的一个存储单元。
◆
绝对地址＝界限寄存器＋逻辑地址
◆存储保护：
界限寄存器〈＝绝对地址〈主存的最大地址
4.3固定分区存储管理方式
把主存中可分配的用户区域预先划分成若干个固定大小的区域，每一个区域称为一个分区，每个分区中可以装入一个作业，一个作业也只能装入一个分区中，这样可以装入多个作业，使它们并发执行。
当有一个空闲分区时，便可从外存的后备队列中，选择一个适当大小的作业装入该分区；
当该作业运行完时，又可从后备队列中选择另一个作业装入该分区。
采用的数据结构：
设置了一张分区分配表。
分区分配表的内容包括：
分区序号、起始地址、大小、状态。
采用静态重定位方式。
处理器设置两个寄存器：
下限寄存器和上限寄存器。
下限寄存器用来存放分区低地址，即起始地址；
上限寄存器用来存放分区的高地址，即末址。
绝对地址＝分区起始地址＋逻辑地址
4.4可变分区存储管理方式
可变分区存储管理方式是在作业要求装入主存时，根据作业的大小动态地划分分区，使分区的大小正好适应作业的要求。
各分区的大小是不定的，主存中分区的数目也是不定的
数据结构：
已分分区表和空闲分区表
常用的主存分配算法：
首次适应分配算法（FF）：
对空闲分区表记录的要求是按地址递增的顺序排列的，每次分配时，总是从第1条记录开始顺序查找空闲分区表，找到第一个能满足作业长度要求的空闲区，分割这个空闲区，一部分分配给作业，另一部分仍为空闲区。
循环首次适应算法：
每次分配均从上次分配的位置之后开始查找。
最佳适应分配算法（BF）：
是按作业要求从所有的空闲分区中挑选一个能满足作业要求的最小空闲区，这样可保证不去分割一个更大的区域，使装入大作业时比较容易得到满足。
为实现这种算法，把空闲区按长度递增次序登记在空闲区表中，分配时，顺序查找。
主存空间的回收：
情况分4种
采用动态重定位方式装入作业。
需要设置硬件地址转换机构：
两个专用寄存器，即基址寄存器和限长寄存器
为了提高主存空间的利用率，可以采用移动技术和对换技术，来合并空闲区，满足作业的要求，或把暂时不运行的作业从主存中对换到外存上，运行紧迫的作业，然后再把对换到外存上的作业调入主存。
移动会增加系统开销，移动是有条件的：
当作业不与外围设备交换信息时，可以移动，否则不能移动。
【例4-1】主存有两个空闲区F1、F2如图3-15图（a）所示。
F1为220KB，F2为120KB，另外依次有J1、J2、J3三个作业请求加载运行，它们的主存需求量分别是40KB、160KB、100KB，试比较最先适应算法、最优适应算法和最坏适应算法的性能。
F1（220K）
F2（120K）
F1（20K）
F2（20K）
F1（60K）
F2（80K）
40K
160K
100K
【例4-2】下表给出了某系统中的空闲分区表，系统采用可变式分区存储管理策略。
现有以下作业序列：
96KB、20KB、200KB。
若用最先适应算法和最优适应算法。
解答中的也做相应修改。
来处理这个作业序列，试问哪一种算法可以满足该作业序列的请求，为什么？
序号
始址
大小
1
32K
2
150K
10K
3
200K
5K
4
220K
218K
5
530K
96K
4.5页式存储管理方式
将用户作业的地址空间分成若干个大小相同的区域，称为页面或页，并为每个页从“0”开始编号；
相应地，主存空间也分成与页大小相同的若干个存储块，或称为物理块.
程序的逻辑地址由页号和页内地址组成，页号的长度决定了分页的多少，页内地址的长度决定了页面的大小。
在为作业分配主存时，以块为单位将作业中的若干页分别装入多个可以不相邻接的块中。
作业执行时根据逻辑地址中的页号找到它所在的块号，再确定当前指令要访问的主存的物理地址。
它的地址转换属于动态重定位。
采用的数据结构：
统设置了主存分配表、位示图和页表，记录主存空间的使用情况和每个作业的分配情况。
主存分配表：
它记录主存中各作业的作业名、页表始址和页表长度，页表长度为页表中的最大序号。
整个系统设置一个主存分配表。
位示图：
包括标志位和空闲块数,记录主存空间的使用情况和当前剩余的空闲数。
页表：
系统为每个作业建立一张页面映射表，简称页表。
指出逻辑地址中的页号与主存块号的对应关系。
地址转换：
页号＝[逻辑地址/页长]
页内地址＝逻辑地址mod页长
物理地址＝块号*块长+块内地址+用户区基址
【例4-3】
在一个页式存储管理系统中，页面大小为1KB，主存中用户区的起始地址为1000，假定页表如下。
现有一逻辑地址，页号为2，页内地址为20，试设计相应的物理地址，并画图说明地址转换过程。
=9*1024+20+1000=10236
【例4-4】
设一页式存储管理系统，向用户提供逻辑地址空间最大为16页，每页2048字节，主存总共有8个存储块，试问逻辑地址应为多少位？
主存空间有多大？
逻辑地址：
页号+页内地址24＝16,211＝2048所以15位
主存空间：
8*2K＝16K
【例4-5】在一个页式存储管理系统中，某作业的页表如下左表所示。
已知页面大小为1024字节，用户区的基址为1000，试将逻辑地址1011、2148、3000、4000、5012转换为相应的物理地址。
页号块号
02
13
21
36
解：
1011：
2*1024+1011+1000＝4059
2148：
页号：
2块号：
3
3*1024+100+1000＝
4.6段式存储管理方式
引入分段：
是为了满足用户在编程和使用上的要求。
在段式存储管理方式中，作业的地址空间被划分为若干个段，每个段定义了一组逻辑信息。
它以段为单位分配主存，每段分配一个连续的主存空间，但各段之间不要求连续。
供用户使用的逻辑地址为段号+段内地址。
采用动态重定位。
在段式存储管理方式下，设置了空闲分区表、段表和主存分配表。
主存分配表，用于记录主存中各作业的作业名、段表始址和段表长度
逻辑地址＝段号＋段内地址
物理地址＝段始址＋段内地址
分页和分段的主要区别：
（1）页是信息的物理单位，分页是为了实现离散的分配方式，以消减主存“碎片”，提高主存的利用率。
或者说，分页仅仅是由于系统管理的需要，而不是用户的需要。
段是信息的逻辑单位，它包含一组意义相对完整的信息。
分段的目的是为了能更好地满足用户的需要。
（2）页的大小固定且由系统确定，把逻辑地址划分为页号和页内地址两部分，是由机器硬件实现的，因而一个系统只能有一种大小的页面。
段的长度却不固定，决定于用户所编写的程序，通常由编译程序在对源程序进行编译时，根据信息的性质来划分。
（3）分页的作业地址空间是一维的，即单一的线性地址空间，程序员只需要利用一个记忆符，即可表示一个地址。
分段的作业地址空间是二维的，程序员在标识一个地址时，既需给出段名，又需给出段内地址。
4.7段页式存储管理方式
先把用户程序分成若干个段，并为每个段赋予一个段名，每段可以独立从“0”编址。
再把每个段划分成大小相等的若干个页，把主存分成与页大小相同的块。
每段分配与其页数相同的主存块，主存块可以连续，也可以不连续。
系统设置了位示图、段表和页表，记录主存的使用情况和作业的分配情况。
①位示图。
记录主存块的使用情况和空闲块数。
②段表。
系统为每个作业配置了一张段表，记录作业段的分配情况。
包括：
段号，页表始址，页表长度
③页表。
记录每个段内页的分配情况。
页号、块号
④主存分配表。
整个系统设置一个主存分配表，用于记录主存中各作业的作业名、段表始址和段表长度，段表长度为段表中的最大序号。
逻辑地址：
段号＋页号＋页内地址
物理地址：
块号*块长+块内地址
4.8虚拟存储管理方式
虚拟存储器是指仅把作业的一部分装入主存便可运行作业的存储器系统。
具体地说，所谓虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对主存容量进行扩充的一种存储器系统。
实际上，用户所看到的大容量只是一种感觉，是虚的，故而得名虚拟存储器。
虚拟存储器逻辑容量由地址寄存器的位数决定的。
虚拟存储器存储的特点：
（1）离散性。
离散性是指在主存分配时采用离散分配方式，这是虚拟存储器的基础。
（2）多次性。
多次性是指一个作业被分成多次调入主存运行。
（3）对换性。
对换性是指允许在作业的运行过程中换进、换出。
（4）虚拟性。
虚拟性是指能够从逻辑上扩充主存容量，使用户所看到的主存容量远大于实际主存容量。
1.虚拟存储器的实现方法
（1）请求分页式虚拟存储管理
它是在分页式存储管理系统上增加了请求调页功能、页面置换功能所形成的页式虚拟存储管理系统。
把作业分成大小相等的若干页，把主存分成与页大小相等的若干块；
对每个作业限定分给它的主存块数，先把作业的部分页装入主存的这些块中，在作业运行时再装入所需要的页。
采用的数据结构：
位示图、页表、主存分配表、缺页中断机构
在请求分页系统中，每当所要访问的页面不在主存时，便要产生一次缺页中断，请求操作将所缺的页调入主存。
页面置换算法：
最佳置换算法（OPT）：
选择以后永不使用或在最长时间内不再被访问的内存页面予以淘汰。
先进先出置换算法（FIFO）：
选择最先进入内存的页面予以淘汰。
最近最久未使用算法（LRU）：
选择在最近一段时间内最久没有使用过的页，把它淘汰。
最少使用算法（LFU）：
选择到当前时间为止被访问次数最少的页转换。
【例4-8】在一个请求分页存储管理的系统中，一个程序的页面走向为6,0,1,2,0,3,0,4,2,3,分别采用最佳置换算法、先进先出置换算法、最近最久未使用算法，完成下列要求。
设分配给该程序的存储块数M=3,每调进一个新页就发生一次缺页中断。
完成下表，求缺页中断次数和缺页率
时刻
6
7
8
9
10
访问顺序
M=3
f
OPT
FIFO
LRU
（2）请求分段式虚拟存储管理
它是在分段式存储管理系统上增加了请求调段功能、分段置换功能所形成的段式虚拟存储管理系统。
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