操作系统--第四章存储器管理_1

程序进内存的一般过程:
编译compiler:编译程序:将用户源代码编译成若干个目标模块。
链接link:链接程序:将形成的一组目标模块,及它们需要的库函数链接在一起,形成一个完整的装入模块。
装入load:由装入程序将装入模块装入内存,构造PCB,形成进程,开始运行(使用物理地址)。

程序装入中的地址处理

逻辑地址 ==== 物理地址:

  • 绝对装入方式:
    编译程序生成的“目标代码”就是”装入模块” ,逻辑地址直接从某个地址R处增长,装入模块直接装入内存地址R处。
    优点:装入过程简单。不需任何地址变换,程序中的逻辑地址与实际内存物理地址完全相同。
    缺点:过于依赖硬件结构, 只适用早期针对硬件直接编程、单道环境下。

现在程序装入一般都要从逻辑地址映射到物理地址:
重定位:把目标程序中的指令和数据的逻辑地址变成内存中的物理地址的地址变换过程。

逻辑地址 →重定位→ 物理地址:

  • 静态可重定位装入方式:
    地址映射在程序执行之前进行,重定位后物理地址不再改变。
    可由专门设计的重定位装配程序完成(软):装入时根据所定位的内存地址去修改每个逻辑地址,添加相应偏移量,重定位为物理地址。
    优点:不需硬件支持,可以装入有限的多道程序
    缺点:软件装入一次完成,一个程序通常需要占用连续的内存空间,程序装入内存后不能移动。也不易实现共享。
  • 动态运行时(重定位)装入方式:
    实际运行中往往会需要程序在内存中的各位置移动,即经常需要重定位到不同的物理地址上。这种运行时移动程序要求地址变换要快速,实现时一般依靠硬件地址变换机构——一个重定位寄存器。
    程序装入内存时,可多次重定位到不同位置。且可以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真正要执行时才进行。

不同的程序链接方式

根据链接时间的不同,分成三种:

  • 静态链接:装入运行前将多个目标模块及所需库函数链接成一个整体,以后不再拆开。

  • 装入时动态链接:装入内存时,边装入边链接的链接方式。
    对比:
    静态链接好的程序,修改部分模块后,需重新链接成可装入程序。动态方式则便于修改和更新。
    便于实现共享,静态的N个程序都需要一个模块时,需要进行N次拷贝。

  • 运行时动态链接:对某些目标模块的链接,在执行中需要该目标模块时,才对它进行链接。
    优点:程序运行装入的内容少了,加快了装入过程,而且节省大量的内存空间。

内存的连续分配方式

  1. 单一连续分配:内存分为系统区和用户区两部分:
    系统区:仅提供给OS使用,通常放在内存低址部分
    用户区:除系统区以外的全部内存空间,提供给用户使用。
    这是最简单的一种存储管理方式,只能用于单用户、单任务的操作系统中。
    优点:易于管理。
    缺点:对要求内存空间少的程序,造成内存浪费;程序全部装入,很少使用的程序部分也占用内存。
  2. 固定分区分配:把内存分为一些大小相等或不等的分区,每个应用进程占用一个分区。操作系统占用其中一个分区。
    优点:支持多个程序并发执行,适用于多道程序系统和分时系统。(划分几个分区便允许几个多道程序运行).
    缺点:内碎片(一个分区内的剩余空间)造成浪费. 分区总数固定,限制并发执行的程序数目。
  3. 动态分区分配:分区的大小不固定:在装入程序时根据进程实际需要,动态分配内存空间,即——需要多少划分多少。
    优点:并发进程数没有固定数的限制,不产生内碎片。
    缺点:有外碎片(分区间无法利用的空间)当前内存分配有3个小碎片,分别为30K,64K,40K。若有一个120K的作业申请一块连续空间,无法满足。

内存空间管理之对换

当内存空间还是满足不了需求时,引入“对换”:
把内存中暂时不能运行、或暂时不用的程序和数据调到外存上,以腾出足够的内存;把已具备运行条件的进程和进程所需要的程序和数据,调入内存。
按对换单位分类:
整体对换(或进程对换):以整个进程为单位(连续分配)
页面对换或分段对换:以页或段为单位(离散分配)

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