操作系统（ 第四章 ：储存器管理）知识点总结

第四章   储存器管理

4.1 储存器管理的功能  逻辑地址（相对地址，虚拟地址）；物理地址（绝对地址，实地址）

  地址重定位：将用户程序中的逻辑地址转换为运行时可由机器寻址的物理地址

  要完成内存的分配和回收，要求设计者选择几种策略和结构：

    调入策略 （何时调入内存）

    放置策略 （放置在何处）

    置换策略 （内存不够时，换出哪个程序）

    分配结构 （记录内存使用情况（空闲分区表））

   引起内存分配和回收的原因

   进程的开始和结束

   进程运行的过程中，它所占用的内存也可能发生变化 （栈的变化）

   进程影像在内存和外存之间传递 

   系统对内存空间进行调整

 

   存储保护：保证在内存中的多道程序只能在给定区域内活动并不产生干扰

   防止地址越界、防止越权（对共享区有保护权）、

   虚拟存储器（虚地址空间）：容量远远超过内存的实际容量，面向编程

   实现虚拟内存的基本原理：将程序正在使用的部分放在内存，而暂时不用的部分放在外存，在需要时由系统调入内存，并将（暂）不需要的部分调出内存。

   源程序执行步骤：编译->链接->装入

    绝对装入（过程简单，不适于多道程序系统）

    可重定位方式（列出需要重定位的地址单元，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）

       优点：不需硬件支持，可以装入有限多道程序；缺点：一次性全部装入；一个程序通常需要占用连续内存空间，程序装入内存后运行时不能移动

   动态运行时装入方式：需重定位寄存器，实现复杂  优点：可以将一个程序分散存储，可移动程序，支持程序执行中产生地址引用，是虚拟储存的基础

 

4.3 连续分配方式

    单一连续分配：系统区、用户区  每次只允许一个程序占用，用户区不能分割

    固定分区分配：分成个数固定、大小相等或不等的多个区域，划分方式由计算机的操作员或操作系统给出 （易于实现，开销小）（限制了并发执行程序数目）在作业大小和出现频率均已知的情况下分区的大小选择与作业相当，这样内存使用效率较高

    动态分区分配：分区大小和个数依装入作业的需要而定

    分区的回收：首先检查释放区是否与系统中的空闲区相邻

    若释放区与前空闲区相邻。则将释放区与前空闲区合并，其首址仍为前空闲区首址，大小为释放区大小与前空闲区大小之和。若与后空闲区相邻，则将释放区与后空闲区合并，首址为释放区的首址，空闲区大小为两区域之和。若释放区与前后两个空闲区都相邻，则将这三个区合并成一个空闲区，其首址为前空闲区首址，大小为三个区域之和。如果释放区不与任何空闲区相邻，则将释放区作为一个空闲区，其大小和首址插入到空闲区表的适当位置。

 

 

首次适应法（空闲分区按首地址递增次序组织，每次查找时从链首出发，寻找满足要求的内存块）；

最佳适应法（空闲分区按空闲分区大小地址递增次序组织，每次为作业分配内存时，总是把能满足要求、又是最小的空闲分区分配给作业，避免“大材小用”）；

最坏适应法（空闲分区按空闲分区大小地址递增次序组织，它在扫描整个空闲分区表或链表时，总是挑选一个最大的空闲区）；

 

分配和回收后要对空闲区表（队列）重新排序

 

分区碎片整理方式：紧凑、分区对换

 

4.4 基本分页储存管理方式

   把用户程序按逻辑页划分成大小相等的部分，称为页，从0开始编页号

   地址的高位部分为页号，地位部分为业内地址

   内存空间：按页的大小划分成大小相等的区域，称为块或内存块

   内存分配：以页为单位进行分配，并按作业的页数多少来分配。逻辑上相邻的页，物理上不一定相邻

   页表：登记页号和块的对应关系的数据结构，系统为每个进程建一个页表，页表的长度和首地址存放在进程控制块（PCB）中，其首地址和长度由地址映射机构的页表始址和长度寄存器显示。包括：页号、内存块号、其它

   快表（联想储存器/TLB）：把页表放在一组快速储存器中，从而加快访问内存的速度 

      表项：页号；内存块号；标识位；淘汰位

 

页式储存优点：解决了碎片问题，便于管理；缺点：不易实现共享、动态连接

逻辑地址=页号*页面大小+页内地址  物理地址=块号*块大小+页内地址

 

4.5 基本分段存储管理方式

   按程序自身的逻辑关系划分为若干个程序段，每个程序段都有一个段名，且有一个段号。段号从0开始，每一段段内也从0开始编址，段内地址是连续的。

   内存划分：内存空间被动态的划分若干个相同的区域，称为物理段，每个物理段由起始地址和长度确定

   内存分配：以段为单位分配内存，每一个段在内存中占据连续空间，但各段之间可以不连续存放