段頁(yè)式存儲(chǔ)管理與動(dòng)態(tài)地址重定位

1、段頁(yè)式存儲(chǔ)管理與動(dòng)態(tài)地址重定位本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 存儲(chǔ)管理的目的和四大基本功能。 實(shí)存管理中講述了固定分區(qū)存儲(chǔ)管理、可變式分區(qū)存儲(chǔ)管理、純分頁(yè)存儲(chǔ)管理三種存儲(chǔ)管理方案的實(shí)現(xiàn)原理，內(nèi)存的分配與回收方法. 虛存管理以請(qǐng)求式分頁(yè)存儲(chǔ)管理為重點(diǎn)，講述其實(shí)現(xiàn)原理和動(dòng)態(tài)地址重定位過(guò)程. 總結(jié)各種存儲(chǔ)管理方案中存在的碎片和抖動(dòng)問(wèn)題及解決方法 第1頁(yè)/共81頁(yè)4.1 存儲(chǔ)管理的功能存儲(chǔ)管理的功能 4.1.1 內(nèi)存的分配與回收 4.1.2 地址重定位 4.1.3 存儲(chǔ)保護(hù) 4.1.4 虛擬存儲(chǔ)器 返回首頁(yè)第2頁(yè)/共81頁(yè)圖4.1 多級(jí)存儲(chǔ)器體系示意圖第3頁(yè)/共81頁(yè)4.1.1 內(nèi)存的分配與回收內(nèi)存的分配與

2、回收 內(nèi)存分配按分配時(shí)機(jī)的不同，可分為兩種方式。（1）靜態(tài)存儲(chǔ)分配（2）動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配 返回本節(jié)第4頁(yè)/共81頁(yè)4.1.2 地址重定位地址重定位 1內(nèi)存空間（或物理空間） 2邏輯空間（如圖4.2所示） 3地址重定位（分為：靜態(tài)地址重定位和動(dòng)態(tài)地址重定位） 第5頁(yè)/共81頁(yè)圖4.2 作業(yè)的名空間、邏輯地址空間和裝入后的物理空間第6頁(yè)/共81頁(yè)圖4.3 靜態(tài)地址重定位和動(dòng)態(tài)地址重定位示意圖（b）采用動(dòng)態(tài)重定位時(shí)內(nèi)存空 間及地址重定位示意圖（a）采用靜態(tài)重定位后的內(nèi)存空間返回本節(jié)第7頁(yè)/共81頁(yè)4.1.3 存儲(chǔ)保護(hù)存儲(chǔ)保護(hù)（1）上、下界存儲(chǔ)保護(hù)：上、下界保護(hù)是一種簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)保護(hù)技術(shù)。如圖4.4（a）所

3、示 （2）基址限長(zhǎng)存儲(chǔ)保護(hù)：上、下界保護(hù)的一個(gè)變種是采用基址限長(zhǎng)存儲(chǔ)保護(hù)。如圖4.4（b）所示。 第8頁(yè)/共81頁(yè)（a）上、下界保 （b）基址限長(zhǎng)保護(hù)圖4.4 界限寄存器的兩種存儲(chǔ)保護(hù)方式返回本節(jié)第9頁(yè)/共81頁(yè)4.1.4 虛擬存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器 虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的基本思想是把有限的內(nèi)存空間與大容量的外存統(tǒng)一管理起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)遠(yuǎn)大于實(shí)際內(nèi)存的、虛擬的存儲(chǔ)器。即把兩級(jí)存儲(chǔ)器當(dāng)作一級(jí)存儲(chǔ)器來(lái)看待。 對(duì)用戶而言，感覺(jué)到系統(tǒng)提供了一個(gè)大容量的內(nèi)存，供用戶使用，但這樣大容量的內(nèi)存實(shí)際上并不存在，是一種虛擬的存儲(chǔ)器，因此把具有這種功能的存儲(chǔ)管理技術(shù)稱為虛擬存儲(chǔ)管理。返回本節(jié)第10頁(yè)/共81頁(yè)4.2 實(shí)存管理實(shí)存

4、管理 4.2.1 固定分區(qū)存儲(chǔ)管理 4.2.2 可變式分區(qū)存儲(chǔ)管理 4.2.3 純分頁(yè)存儲(chǔ)管理 4.2.4 純分段存儲(chǔ)管理 返回首頁(yè)第11頁(yè)/共81頁(yè)4.2.1 固定分區(qū)存儲(chǔ)管理固定分區(qū)存儲(chǔ)管理 固定分區(qū)存儲(chǔ)管理是實(shí)現(xiàn)多道程序設(shè)計(jì)的最簡(jiǎn)單的一種存儲(chǔ)管理技術(shù)。 其基本思想是，在作業(yè)未進(jìn)入內(nèi)存之前，就由操作員或操作系統(tǒng)把內(nèi)存可用空間劃分成若干個(gè)固定大小的存儲(chǔ)區(qū)，除操作系統(tǒng)占用一個(gè)區(qū)域外，其余區(qū)域?yàn)橄到y(tǒng)中多個(gè)用戶共享，因?yàn)樵谙到y(tǒng)運(yùn)行期間，分區(qū)大小、數(shù)目都不變，所以固定式分區(qū)也稱為靜態(tài)分區(qū)（如圖4.5所示）。 第12頁(yè)/共81頁(yè)圖4.5 固定式分區(qū)內(nèi)存分配示意圖（a）和（b）固定式分區(qū)說(shuō)明表返回本節(jié)第

5、13頁(yè)/共81頁(yè)4.2.2 可變式分區(qū)存儲(chǔ)管理可變式分區(qū)存儲(chǔ)管理 1空閑分區(qū)的組織形式 2內(nèi)存的分配與回收 3常用的分配算法 4可變式分區(qū)的地址重定位第14頁(yè)/共81頁(yè)圖4.6 可變式分區(qū)內(nèi)存使用情況示意圖 第15頁(yè)/共81頁(yè)1空閑分區(qū)的組織形式空閑分區(qū)的組織形式 在可變式分區(qū)存儲(chǔ)管理中，常把空閑區(qū)組成空閑分區(qū)表或空閑分區(qū)鏈表的形式。 空閑分區(qū)鏈表的組織是這樣的：在每個(gè)空閑分區(qū)的起始部分開(kāi)辟出一個(gè)單元，存放一個(gè)鏈表指針和該分區(qū)的大小，鏈表指針指向下一個(gè)空閑分區(qū)。 第16頁(yè)/共81頁(yè)圖4.7 首次適應(yīng)算法的空閑分區(qū)鏈表組織形式 第17頁(yè)/共81頁(yè)2內(nèi)存的分配與回收內(nèi)存的分配與回收 當(dāng)某一個(gè)用戶作

6、業(yè)完成釋放所占分區(qū)時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行回收。在可變式分區(qū)中，應(yīng)該檢查回收區(qū)與內(nèi)存中前后空閑區(qū)是否相鄰，若相鄰，則應(yīng)進(jìn)行合并，形成一個(gè)較大的空閑區(qū)，并對(duì)相應(yīng)的鏈表指針進(jìn)行修改；若不相鄰，應(yīng)將空閑區(qū)插入到空閑區(qū)鏈表的適當(dāng)位置。第18頁(yè)/共81頁(yè)3常用的分配算法常用的分配算法 （1）首次適應(yīng)算法 （2）最佳適應(yīng)算法 （3）最差適應(yīng)算法 第19頁(yè)/共81頁(yè)圖4.8 最佳適應(yīng)算法的空閑分區(qū)鏈表組織形式第20頁(yè)/共81頁(yè)圖4.9 最差適應(yīng)算法的空閑分區(qū)鏈表組織形式第21頁(yè)/共81頁(yè)圖4.10 內(nèi)存使用情況第22頁(yè)/共81頁(yè)圖4.11 用三種適應(yīng)算法處理同一作業(yè)序列第23頁(yè)/共81頁(yè)4可變式分區(qū)的地址重定位可變式

7、分區(qū)的地址重定位 可變式分區(qū)的地址重定位可采用靜態(tài)重定位，也可采用動(dòng)態(tài)重定位。采用動(dòng)態(tài)重定位的可變式分區(qū)管理技術(shù)，在執(zhí)行內(nèi)存分配時(shí)，如無(wú)足夠大空閑塊，應(yīng)考慮實(shí)現(xiàn)緊湊操作。其分配算法如圖4.12所示。 可變式分區(qū)的存儲(chǔ)保護(hù)可采用基址限長(zhǎng)存儲(chǔ)保護(hù)方式。第24頁(yè)/共81頁(yè)圖4.12 采用動(dòng)態(tài)重定位的可變式分區(qū)分配算法返回本節(jié)第25頁(yè)/共81頁(yè)4.2.3 純分頁(yè)存儲(chǔ)管理純分頁(yè)存儲(chǔ)管理 1純分頁(yè)存儲(chǔ)管理中存儲(chǔ)塊的分配與回收 2純分頁(yè)存儲(chǔ)管理的地址重定位問(wèn)題 3聯(lián)想存儲(chǔ)器 4存儲(chǔ)保護(hù)返回本節(jié)第26頁(yè)/共81頁(yè)1純分頁(yè)存儲(chǔ)管理中存儲(chǔ)塊的分配與回收純分頁(yè)存儲(chǔ)管理中存儲(chǔ)塊的分配與回收 純分頁(yè)存儲(chǔ)管理中，存儲(chǔ)塊的

8、分配與回收算法比較簡(jiǎn)單。當(dāng)作業(yè)有存儲(chǔ)分配請(qǐng)求時(shí)，可以根據(jù)邏輯地址的大小計(jì)算出需要多少存儲(chǔ)塊，然后將空閑塊分配給它們使用。通常有兩種記錄空閑存儲(chǔ)塊的方法：位圖法和鏈表法。第27頁(yè)/共81頁(yè)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)作業(yè)1 作業(yè)2 作業(yè)2作業(yè)1 作業(yè)2 作業(yè)1 作業(yè)2 1110100110101010（a）存儲(chǔ)塊使用情況 （b）存儲(chǔ)塊使用情況的位圖表示圖4.13 存儲(chǔ)塊的位圖管理法第28頁(yè)/共81頁(yè)2純分頁(yè)存儲(chǔ)管理的地址重定位問(wèn)題純分頁(yè)存儲(chǔ)管理的地址重定位問(wèn)題 要使不連續(xù)的、分散的用戶程序能正常運(yùn)行，須采用動(dòng)態(tài)地址重定位。此時(shí)，可采用重定位寄存器方式，如分頁(yè)太多，則重定位寄存器用得太多。 通?？稍趦?nèi)存中為每

9、個(gè)作業(yè)開(kāi)辟一塊特定區(qū)域，建立起作業(yè)的邏輯頁(yè)與存儲(chǔ)塊之間的對(duì)應(yīng)表格關(guān)系，這種表常稱為頁(yè)面映像表，簡(jiǎn)稱頁(yè)表（如圖4.144.15所示）。第29頁(yè)/共81頁(yè)圖4.14 純分頁(yè)存儲(chǔ)管理示意圖第30頁(yè)/共81頁(yè)圖4.15 純分頁(yè)存儲(chǔ)管理地址重定位實(shí)現(xiàn)過(guò)程第31頁(yè)/共81頁(yè)3聯(lián)想存儲(chǔ)器聯(lián)想存儲(chǔ)器 為了提高查表的速度，人們?cè)诜猪?yè)地址變換機(jī)構(gòu)中，加入一組高速緩沖存儲(chǔ)器，用來(lái)存放當(dāng)前作業(yè)的最常用的頁(yè)號(hào)和與之相應(yīng)的物理塊號(hào)。一般稱這樣的寄存器組為快表或聯(lián)想存儲(chǔ)器。采用聯(lián)想存儲(chǔ)器和內(nèi)存中頁(yè)表相結(jié)合的分頁(yè)地址變換過(guò)程如圖4.16所示。 應(yīng)用聯(lián)想存儲(chǔ)器和頁(yè)表相結(jié)合的方式，可有效地提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地址轉(zhuǎn)換的速度，是一種行之有

10、效的方法。第32頁(yè)/共81頁(yè)利用快表查找 利用頁(yè)表查找 利用頁(yè)表中查找到的頁(yè)號(hào)、塊號(hào)更新快表圖4.16 采用快表和頁(yè)表相結(jié)合的分頁(yè)地址變換過(guò)程示意圖第33頁(yè)/共81頁(yè)4存儲(chǔ)保護(hù)存儲(chǔ)保護(hù) 存儲(chǔ)信息保護(hù)可從兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn): 在進(jìn)行地址變換時(shí)，產(chǎn)生的頁(yè)號(hào)應(yīng)小于頁(yè)表長(zhǎng)度，否則視為越界訪問(wèn)，這類似于基址限長(zhǎng)存儲(chǔ)保護(hù)； 可在頁(yè)表中增加存取控制和存儲(chǔ)保護(hù)的信息，對(duì)每一個(gè)存儲(chǔ)塊，可允許四種保護(hù)方式：禁止做任何操作，只能執(zhí)行，只能讀，能讀/寫，當(dāng)要訪問(wèn)某頁(yè)時(shí)，先判斷該頁(yè)的存取控制和存儲(chǔ)保護(hù)信息是否允許。返回本節(jié)第34頁(yè)/共81頁(yè)4.2.4 純分段存儲(chǔ)管理純分段存儲(chǔ)管理 1分段管理的基本思想 2地址變換 3分段與分

11、頁(yè)的區(qū)別返回本節(jié)第35頁(yè)/共81頁(yè)1分段管理的基本思想分段管理的基本思想 分段存儲(chǔ)管理是以段為基本單位分配內(nèi)存，且每一段必須連續(xù)的內(nèi)存空間，但各段之間不要求連續(xù)。由于各段的長(zhǎng)度不一樣，所以分配的內(nèi)存空間大小也不一樣。分段存儲(chǔ)管理的邏輯地址結(jié)構(gòu)如下：段號(hào)段號(hào)S段內(nèi)位移段內(nèi)位移W第36頁(yè)/共81頁(yè)2地址變換地址變換圖4.17 分段存儲(chǔ)管理的地址變換示意圖 第37頁(yè)/共81頁(yè)表4.1 段表段號(hào)內(nèi)存起始地址段長(zhǎng)02105001235020210090表4.2 邏輯地址段號(hào)段內(nèi)位移04301102500第38頁(yè)/共81頁(yè)3分段與分頁(yè)的區(qū)別分段與分頁(yè)的區(qū)別（1）頁(yè)是信息的物理單位。段是信息的邏輯單位。（2

12、）分頁(yè)存儲(chǔ)管理的作業(yè)地址空間是一維的，而分段存儲(chǔ)管理的是二維的。（3）頁(yè)的大小固定且由系統(tǒng)確定，是等長(zhǎng)的。而段的長(zhǎng)度不定，它是由具有相對(duì)完整意義的信息長(zhǎng)度確定。（4）分頁(yè)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在內(nèi)存空間的管理上，而分段的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在地址空間的管理上。返回本節(jié)第39頁(yè)/共81頁(yè)4.3 虛擬存儲(chǔ)器管理虛擬存儲(chǔ)器管理 4.3.1 虛擬存儲(chǔ)器的概念 4.3.2 請(qǐng)求式分頁(yè)存儲(chǔ)管理與動(dòng)態(tài)地址重定位 4.3.3 頁(yè)面置換算法 4.3.4 請(qǐng)求式分頁(yè)存儲(chǔ)管理性能分析舉例 4.3.5 請(qǐng)求式分段存儲(chǔ)管理與動(dòng)態(tài)地址重定位 4.3.6 段頁(yè)式存儲(chǔ)管理與動(dòng)態(tài)地址重定位 返回首頁(yè)第40頁(yè)/共81頁(yè)4.3.1 虛擬存儲(chǔ)器的概念虛擬存

13、儲(chǔ)器的概念 虛擬存儲(chǔ)器就是為用戶提供了一個(gè)存儲(chǔ)容量比實(shí)際主存大得多的存儲(chǔ)器。 用戶在編程時(shí)可以不考慮實(shí)際內(nèi)存的大小，認(rèn)為自己編寫多大程序就有多大的虛擬存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)。每個(gè)用戶可以在自己的邏輯地址空間中編程，在各自的虛擬存儲(chǔ)器上運(yùn)行。 采用虛擬存儲(chǔ)管理技術(shù)，提供存儲(chǔ)擴(kuò)充的功能。 返回本節(jié)第41頁(yè)/共81頁(yè)4.3.2 請(qǐng)求式分頁(yè)存儲(chǔ)管理與動(dòng)態(tài)地址重定位請(qǐng)求式分頁(yè)存儲(chǔ)管理與動(dòng)態(tài)地址重定位 先把內(nèi)存空間劃分成大小相等的塊，將用戶邏輯地址空間劃分成與塊相等的頁(yè)，每頁(yè)可裝入到內(nèi)存中任一塊中，這都類似于純分頁(yè)式存儲(chǔ)管理。在請(qǐng)求式分頁(yè)存儲(chǔ)管理的地址重定位時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)所需頁(yè)面不在主存的情況，如圖4.18所示是請(qǐng)求

14、式分頁(yè)存儲(chǔ)管理的存儲(chǔ)映像。 請(qǐng)求式分頁(yè)存儲(chǔ)管理中的地址重定位和缺頁(yè)中斷處理過(guò)程如圖4.19所示。 第42頁(yè)/共81頁(yè)圖4.18 請(qǐng)求式分頁(yè)存儲(chǔ)管理示意圖第43頁(yè)/共81頁(yè)圖4.19 請(qǐng)求式分頁(yè)存儲(chǔ)管理缺頁(yè)中斷處理過(guò)程示意圖返回本節(jié)第44頁(yè)/共81頁(yè)4.3.3 頁(yè)面置換算法頁(yè)面置換算法 1最優(yōu)算法（OPT算法） 2先進(jìn)先出算法（FIFO算法） 3最久未使用頁(yè)面置換算法（LRU算法） 4LRU近似算法第45頁(yè)/共81頁(yè)1最優(yōu)算法（最優(yōu)算法（OPT算法）算法） 最理想的頁(yè)面置換算法是：從內(nèi)存中移出以后不再使用的頁(yè)面；如無(wú)這樣的頁(yè)面，則選擇以后最長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不需要訪問(wèn)的頁(yè)。這就是最優(yōu)算法的思想。第46頁(yè)/

15、共81頁(yè)2先進(jìn)先出算法（先進(jìn)先出算法（FIFO算法）算法） 這種算法的基本思想是：總是先淘汰那些駐留在內(nèi)存時(shí)間最長(zhǎng)的頁(yè)面，即先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面先被置換掉。理由是：最先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面不再被訪問(wèn)的可能性最大。這種算法實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單。如圖4.20所示 第47頁(yè)/共81頁(yè)圖4.20 先進(jìn)先出算法存儲(chǔ)分塊表構(gòu)造 第48頁(yè)/共81頁(yè)3最久未使用頁(yè)面置換算法（最久未使用頁(yè)面置換算法（LRU算法）算法） 這種算法的基本思想是，如果某一頁(yè)被訪問(wèn)了，那么它很可能馬上又被訪問(wèn)；反之，如果某一頁(yè)很長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有被訪問(wèn)，那么最近也不太可能會(huì)被訪問(wèn)。這種算法考慮了程序設(shè)計(jì)的局部性原理。其實(shí)質(zhì)是，當(dāng)需要置換一頁(yè)時(shí)，選擇在最近一

16、段時(shí)間最久未使用的頁(yè)面予以淘汰。第49頁(yè)/共81頁(yè)4LRU近似算法近似算法 這種算法，只要在存儲(chǔ)分塊表（或頁(yè)表）中設(shè)一個(gè)“引用位”，當(dāng)存儲(chǔ)分塊表中的某一頁(yè)被訪問(wèn)時(shí)，該位由硬件自動(dòng)置1，并由頁(yè)面管理軟件周期性把所有引用位置0。這樣，在一個(gè)時(shí)間周期T內(nèi)，某些被訪問(wèn)過(guò)的頁(yè)面其引用位為1，而未被訪問(wèn)過(guò)的頁(yè)面其引用位為0。 根據(jù)引用位的狀態(tài)來(lái)判別各頁(yè)面最近的使用情況。當(dāng)需要置換一頁(yè)面時(shí)，選擇其引用位為0的頁(yè)，如圖4.214.22所示的算法。第50頁(yè)/共81頁(yè)圖4.21 LRU近似算法流程第51頁(yè)/共81頁(yè)圖4.22 LRU近似算法舉例返回本節(jié)第52頁(yè)/共81頁(yè)4.3.4 請(qǐng)求式分頁(yè)存儲(chǔ)管理性能分析舉例請(qǐng)

17、求式分頁(yè)存儲(chǔ)管理性能分析舉例 1程序設(shè)計(jì)的質(zhì)量 2頁(yè)面的大小 3分配的內(nèi)存塊數(shù) 4頁(yè)面置換算法性能（如圖4.244.24所示） 第53頁(yè)/共81頁(yè)圖4.23 FIFO算法性能分析（m=3） 圖4.24 FIFO算法性能分析（m=4）第54頁(yè)/共81頁(yè)圖4.25 LRU算法性能分析（m=3）第55頁(yè)/共81頁(yè)圖4.26 LRU算法性能分析（m=4） 返回本節(jié)第56頁(yè)/共81頁(yè)4.3.5 請(qǐng)求式分段存儲(chǔ)管理與動(dòng)態(tài)地址重定位請(qǐng)求式分段存儲(chǔ)管理與動(dòng)態(tài)地址重定位 1程序的邏輯地址結(jié)構(gòu) 2段表 3請(qǐng)求式分段動(dòng)態(tài)地址變換過(guò)程 4請(qǐng)求式分段存儲(chǔ)管理的優(yōu)、缺點(diǎn)第57頁(yè)/共81頁(yè)圖4.27 分段的邏輯地址空間第5

18、8頁(yè)/共81頁(yè)1程序的邏輯地址結(jié)構(gòu)程序的邏輯地址結(jié)構(gòu) 請(qǐng)求式分段存儲(chǔ)管理的邏輯地址結(jié)構(gòu)由段號(hào)s和段內(nèi)位移量d組成，如下圖所示。用戶邏輯地址空間的大小，由組成段號(hào)和段內(nèi)位移量的二進(jìn)制位數(shù)來(lái)決定。段號(hào)(s)段內(nèi)位移量(d)23 16 15 0第59頁(yè)/共81頁(yè)2段表段表 為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)地址變換和存儲(chǔ)保護(hù)，系統(tǒng)要為每一個(gè)作業(yè)建立一張段表。段表中的每一個(gè)表目對(duì)應(yīng)著作業(yè)地址空間的一個(gè)程序段，其一般格式為：段號(hào)段長(zhǎng)狀態(tài)位引用位改變位RWEA起始地址第60頁(yè)/共81頁(yè)3請(qǐng)求式分段動(dòng)態(tài)地址變換過(guò)程請(qǐng)求式分段動(dòng)態(tài)地址變換過(guò)程圖4.28 請(qǐng)求式分段動(dòng)態(tài)地址變換第61頁(yè)/共81頁(yè)4請(qǐng)求式分段存儲(chǔ)管理的優(yōu)、缺點(diǎn)請(qǐng)求式分

19、段存儲(chǔ)管理的優(yōu)、缺點(diǎn) 請(qǐng)求式分段存儲(chǔ)管理有如下優(yōu)點(diǎn)： （1）可提供大容量的虛存 （2）允許動(dòng)態(tài)增加段的長(zhǎng)度 （3）便于段的動(dòng)態(tài)鏈接 （4）便于實(shí)現(xiàn)程序段的共享 （5）便于實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)第62頁(yè)/共81頁(yè) 請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理的缺點(diǎn)是進(jìn)行地址變換和實(shí)現(xiàn)緊湊操作要花費(fèi)處理機(jī)時(shí)間，為管理各分段要設(shè)立若干表格，需提供額外的存儲(chǔ)空間，而且也會(huì)像請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理一樣出現(xiàn)系統(tǒng)抖動(dòng)現(xiàn)象。返回本節(jié)第63頁(yè)/共81頁(yè)4.3.6 段頁(yè)式存儲(chǔ)管理與動(dòng)態(tài)地址重定位段頁(yè)式存儲(chǔ)管理與動(dòng)態(tài)地址重定位（1）作業(yè)地址空間進(jìn)行段式管理。（2）每段內(nèi)再分成若干大小固定的頁(yè)，每段都從零開(kāi)始為自己的各頁(yè)依次編寫連續(xù)的頁(yè)號(hào)。（3）對(duì)內(nèi)存空間的管

20、理仍然和分頁(yè)存儲(chǔ)管理一樣，將其分成若干個(gè)和頁(yè)面大小相同的物理塊。（4）作業(yè)的邏輯地址包括3個(gè)部分：段號(hào)、頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)位移。（5）為實(shí)現(xiàn)地址變換，段頁(yè)式系統(tǒng)設(shè)立了段表和頁(yè)表。第64頁(yè)/共81頁(yè)圖4.29 段表、頁(yè)表和內(nèi)存的關(guān)系 返回本節(jié)第65頁(yè)/共81頁(yè)4.4 碎片與抖動(dòng)問(wèn)題碎片與抖動(dòng)問(wèn)題 分區(qū)存儲(chǔ)管理分為固定式分區(qū)和可變式分區(qū)存儲(chǔ)管理兩種。對(duì)于固定式分區(qū)存儲(chǔ)管理來(lái)說(shuō)，其分區(qū)大小是固定的，而一個(gè)作業(yè)的大小不可能與固定的分區(qū)大小剛好相等，所以容易產(chǎn)生內(nèi)碎片問(wèn)題，即已分配給某作業(yè)的固定分區(qū)中有作業(yè)使用不到的空閑內(nèi)存區(qū)域。而可變式分區(qū)存儲(chǔ)管理較好地解決了內(nèi)碎片問(wèn)題，一個(gè)作業(yè)需要多大內(nèi)存就分配給它多大內(nèi)存

21、。 返回首頁(yè)第66頁(yè)/共81頁(yè) 解決碎片問(wèn)題的比較好的方法是采用分頁(yè)技術(shù)，在純分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，因存儲(chǔ)區(qū)劃分成固定大小的塊，而用戶作業(yè)也劃分成與塊相等的若干頁(yè)，每個(gè)作業(yè)調(diào)入內(nèi)存時(shí)，除最后一個(gè)頁(yè)面可能有頁(yè)內(nèi)碎片出現(xiàn)外，其余頁(yè)不存在碎片問(wèn)題，一般來(lái)說(shuō)，平均每個(gè)作業(yè)可能有半頁(yè)的內(nèi)碎片。 純分頁(yè)存儲(chǔ)管理技術(shù)較為有效地利用了內(nèi)存空間。 第67頁(yè)/共81頁(yè) 避免抖動(dòng)現(xiàn)象最根本的方法是控制多道程序的道數(shù)，使得每個(gè)用戶作業(yè)都有足夠的內(nèi)存空間可供使用。但作業(yè)的個(gè)數(shù)又不能太少，否則，會(huì)影響處理機(jī)的利用率。最好是使處理機(jī)利用率較高，又不致于使系統(tǒng)發(fā)生抖動(dòng)，這是一個(gè)很難解決的問(wèn)題，牽扯到程序的局部性問(wèn)題，并需借助于

22、工作集模型。第68頁(yè)/共81頁(yè) 對(duì)請(qǐng)求式分段存儲(chǔ)管理系統(tǒng)而言，它考慮了編程時(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)，把程序分成若干段，以段為單位調(diào)入內(nèi)存運(yùn)行。這樣，在內(nèi)存分配和回收時(shí)，類似于可變式分區(qū)操作，容易造成外部碎片問(wèn)題。而在實(shí)現(xiàn)段的調(diào)入、調(diào)出問(wèn)題上，又類似于請(qǐng)求式分頁(yè)存儲(chǔ)管理，可能造成系統(tǒng)的抖動(dòng)現(xiàn)象，所以請(qǐng)求式分段存儲(chǔ)管理系統(tǒng)是比較復(fù)雜的。返回本節(jié)第69頁(yè)/共81頁(yè)本章小結(jié)本章小結(jié) 存儲(chǔ)管理的研究對(duì)象主要是中央處理器能直接訪問(wèn)的主存儲(chǔ)器，其目的一方面是為了在多道程序環(huán)境下，提高主存資源的利用率；另一方面也方便用戶對(duì)主存儲(chǔ)器這一關(guān)鍵性資源的使用。第70頁(yè)/共81頁(yè) 請(qǐng)求式分頁(yè)存儲(chǔ)管理的性能可從程序設(shè)計(jì)的質(zhì)量、頁(yè)面的

23、大小、分配的內(nèi)存塊數(shù)和頁(yè)面置換算法的性能等幾個(gè)角度來(lái)考慮。 請(qǐng)求式分頁(yè)存儲(chǔ)管理提供了大容量的虛存，更有效地利用了內(nèi)存，方便了用戶。缺點(diǎn)是為了處理缺頁(yè)中斷，增加了處理機(jī)開(kāi)銷，而且可能出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題，降低系統(tǒng)的效率。第71頁(yè)/共81頁(yè) 總之，存儲(chǔ)管理技術(shù)是在不斷發(fā)展著的，隨著現(xiàn)代技術(shù)的日新月異，大規(guī)模、超大規(guī)模集成技術(shù)的飛躍發(fā)展，也隨著人們對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的不斷深入，必會(huì)對(duì)存儲(chǔ)管理提出更多新的問(wèn)題，存儲(chǔ)管理技術(shù)也必將在新技術(shù)的帶動(dòng)下，得到進(jìn)一步的發(fā)展、完善，為人們更好地、更有效地使用計(jì)算機(jī)提供幫助。第72頁(yè)/共81頁(yè)4.1.1 內(nèi)存的分配與回收內(nèi)存的分配與回收 內(nèi)存分配按分配時(shí)機(jī)的不同，可分為兩種方式。（1）靜態(tài)存儲(chǔ)分配（2）動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配 返回本節(jié)第73頁(yè)/共81頁(yè)圖4.3 靜態(tài)地址重定位和動(dòng)態(tài)地址重定位示意圖（b）采用動(dòng)態(tài)重定位時(shí)內(nèi)存空 間及地址重定位示意圖（a）采用靜態(tài)重定位后的內(nèi)存空間返回本節(jié)第74頁(yè)/共81頁(yè)4.2.1 固定分區(qū)存儲(chǔ)管理固定分區(qū)存儲(chǔ)管理 固定分區(qū)存儲(chǔ)管理是實(shí)現(xiàn)多道程序設(shè)計(jì)的最簡(jiǎn)單的一種存儲(chǔ)管理技術(shù)。 其基本思想是，在作業(yè)未進(jìn)入內(nèi)存之前，就由操作員或操作系統(tǒng)把內(nèi)存可用空間劃分成若干個(gè)固定大小的存儲(chǔ)區(qū)，除操作系統(tǒng)占用一個(gè)區(qū)域外，其余區(qū)域?yàn)橄到y(tǒng)中多個(gè)