第五章 动态内存管理

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1. 固定分区法 把内存区固定地划分为若干个大小不等的区域。 划分的原则由系统操作员或操作系统决定。分区一 旦划分结束，在整个执行过程中每个分区的长度和 内存的总分区个数将保持不变。 系统对内存的管理和控制通过数据结构——分 区说明表进行，分区说明表说明各分区号、分区大 小、起始地址和是否是空闲区(分区状态)。内存的分 配释放、存储保护以及地址变换等都通过分区说明 表进行。图5.6给出了固定分区时分区说明表和对应 内存状态的例子。 图中，操作系统占用低地址部分的20K，其余空 间被划分为4个分区，其中1,2,3号分区已分配，4号 分区未分配。 26/120
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5.1.5 内存信息的共享与保护 内存信息的共享与保护也是内存管理的重要功 能之一。 在多道程序设计环境下，内存中的许多用 户或系统程序和数据段可供不同的用户进程共享。 这种资源共享将会提高内存的利用率。但是，反过 来说，除了被允许共享的部分之外，又要限制各进 程只在自己的存储区活动，各进程不能对别的进程 的程序和数据段产生干扰和破坏，因此须对内存中 的程序和数据段采取保护措施。 常用的内存信息保护方法有硬件法、软件法和 软硬件结合三种。
第5章 存储管理
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 存储管理的功能 分区存储管理 覆盖与交换技术 页式管理 段式与段页式管理 局部性原理和抖动问题
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5.1
存储管理的功能
存储管理的功能。 5.1.1 虚拟存储器 5.1.2 地址变换 5.1.3 内外存数据传输的控制 5.1.4 内存的分配与回收 5.1.5 内存信息的共享与保护
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图5.4 上、下界寄存器保护法
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另外，保护键法也是一种常用的存储保护法。 保护键法为每一个被保护存储块分配一个单独的保 护键。在程序状态字中则设置相应的保护键开关字 段，对不同的进程赋予不同的开关代码和与被保护 的存储块中的保护键匹配。保护键可设置成对读写 同时保护的或只对读，写进行单项保护的。例如， 图5.5中的保护键0，就是对2K到4K的存储区进行读 写同时保护的，而保护键2则只对4K到6K的存储区 进行写保护。如果开关字与保护键匹配或存储块未 受到保护，则访问该存储块是允许的，否则将产生 访问出错中断。

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5.1.1 虚拟存储器
源程序——〉目标代码 地址安排？ ❖ 按照物理存储器中的位置赋予实际物理地址。
优点：CPU 执行目标代码时的执行速度高。 缺点：能装入内存并发执行的进程数大大减少，对于某
些较大的进程可能会无法执行；编译程序将非常复杂， 编译程序必须知道内存的当前空闲部分及其地址，并 且把一个进程的不同程序段连续地存放起来
1、固定分区
2、动态分区
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1、固定分区
❖ 固定分区：把内存固定地划分为若干个大小 不等的区域。分区的划分由计算机的操作员 或者由操作系统给出，并给出分区说明表。 在调度作业时，由存储管理根据所需量在分 区说明表中找出一个单元分配给它。
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1、固定分区
❖ 分区说明表
分区号 大小(KB) 始址
状态
第五章 存储管理
主存的管理
1
第五章 存储管理
❖ 5.1 存储管理的功能 ❖ 5.2 分区存储管理 ❖ 5.3 覆盖和交换 ❖ 5.4 页式管理 ❖ 5.5 段式与段页式管理 ❖ 5.6 局部性原理与抖动问题
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5.1 存储管理的功能
❖ 5.1.1 虚拟存储器 ❖ 5.1.2 地址变换 ❖ 5.1.3 内外存数据传输的控制 ❖ 5.1.4 内存的分配与回收 ❖ 5.1.5 内存信息的共享与保护
1
8
20
已分配
2
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已分配
3
64
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已分固定分区法 34
1、固定分区
❖ 在作业大小和出现频率均已知的情况下，固 定分区是合适的。在这种情况下分区的大小 选择与作业大小相当，这样内存的使用效率 较高。
❖ 但是若作业的大小和出现的频率不知道时， 势必造成分区的大小和作业的大小相差甚远， 这样就会造成存储空间的浪费，从而影响整 个系统的效率。

要处理页面中断、缺页中断处理等，系 统开销较大； 有可能产生“抖动”; 地址变換机构复杂，为提高速度采用硬 件实现，增加了机器成本

分段式存储管理



内存空间：动态地划分为若干不等长的物理段 – 物理地址=段首址+段内地址 进程空间：静态地划分为若干不等长的逻辑段 – 逻辑地址=段号+段内地址 段表/进程表/空闲表 段表首址寄存器/段表长度寄存器/快表 地址映射p70,图4-26
给定下面段表，已知下列逻辑地址[0，430] ，[3，400]，[1，10]，[2，500]，[4，42] ，[1，11]（第一个元素为段号，第二个元素 为段内地址），分别求其对应的物理地址
段号 0 1
段长 600 14
段首址 219 2300
2
3 4
100
580 96
90
1327 1954
段式存储管理
存储管理的目的及功能（2）

功能：
– 存储共享：节省内存空间，实现进程 通信 – 内存保护技术：防止地址越界，防止 操作越权 – 内存的扩充技术：使用虛存或自动复 盖技朮提供比实际内存更大的空间 – 地址映射
逻辑地址与物理地址
在具有地址变換机构的计算机中，允 许程序中编排的地址和信息实际存放在内 存中的地址有所不同。前者叫逻辑（相对） 地址，后者叫物理（绝对）地址。 地址映射：将程序所产生的逻辑地址转换为 存储空间的物理地址。
程序局部性原理

时间局部性 一条指令被执行了，则在不久的将来它可能再被 执行

空间局部性 若某一存储单元被使用，则在一定时间内，与该 存储单元相邻的单元可能被使用
虚拟页式存储管理
基本思想
在进程开始运行之前，不是装入全部页面，而是装入 几个或零个页面，之后根据进程运行的需要，动态 装入其它页面； 当内存空间已满，而又需要装入新的页面时，则根据 某种算法淘汰某个页面，以便装入新的页面

目 录 一、课设目的 ..................................................................................... 1 二、需求分析 ..................................................................................... 1 三、函数设计 ..................................................................................... 2 四、主函数设计 ................................................................................. 2 五、详细设计 ..................................................................................... 3 六、详细代码设计 ............................................................................. 7 七、实验结果及相关说明 ............................................................... 12 八、课设总结 ................................................................................... 14 九、参考文献 ................................................................................... 14 1