第6章操作系统存储器管理（二）

可重定位式分区

又称浮动分区分配，是解决碎片问题的简单而有效的办法

基本思想：移动所有被分配的分区，使之成为一个连续区域，而留下一个较大的空白区。

动态重定位分区分配算法框图

四、页式存储管理

提出原因

分区存储管理方案：要求作业存储时必须连续存放

页式存储管理方案：解决作业不连续存放的问题

页面变换表

是一种特殊的数据结构

用途：记录每一个作业的虚页号到物理内存中页号之间的映射关系。每一个作业都拥有一个自己的页面变换表。

结构：

需要两次访问内存，第一次访问页表，第二次取数据。

快表

由一组联想寄存器组成。

联想寄存器：一种按内容进行并行查找的快速寄存器，访问速度比主存快得多。

原理：

空闲内存页是用位示图来管理的

0表示空闲，1表示已经分配了

内存256M，每页4K，位示图有多大？

256M/4K=64K，64K个物理块

每个物理块一个比特，表的大小是64K个比特。

化为字节，64K/8bit=8K

所以位示图的大小是8KB，

页式存储管理的优点：

　　没有外碎片，每个内碎片不超过页大小

　　程序不必连续存放

主要缺点

　　程序要一次全部装入内存才能执行

　　采用动态地址变换机构会增加计算机的成本和降低处理机的速度。

　　各种数据结构（页表，空闲页表）要占用一定的内存空间，而且系统要花费一定的时间来建立和管理这些表格。

　　依然存在内碎片。

两级页表机制

每个进程的页表都连续放在内存中，这是不现实的，因为内存不够。

为了减少页表所占用的连续的内存空间，采用了两级页表机制，基本方法是将页表进行分页，为此再建立一张页表，称为外层页表（页表目录），即第一级页表，其中的每个表目是存放某个页表的物理地址。第二级才是页表，其中的每个表目所存放的才是页的物理块号。

五、分段存储管理

1）分段存储管理方式的引入

1、便于编程

通常用户常常把自己的作业按照逻辑关系划分成若干个段，每个段都有自己的名字，且都从零开始编址，这样，用户程序在执行中可用段名和段内地址进行访问。

2、分段共享

在实现程序和数据的共享时，常常以信息的逻辑单位为基础，而分页系统中的每一页只是存放信息的物理单位，其本身并没有完整的意义，因而不便于实现信息的共享，而段却是信息的逻辑单位，有利于信息的共享。

3、分段保护

信息保护是相对完整意义的逻辑单位（段）进行保护

4、动态连接

通常一个源程序经过编译后所形成的若干个目标程序，还需再经过链接，形成可执行代码后才能运行，这种在装入时进行的链接称为静态链接。动态链接是指在作业运行之前，并不把几个目标程序段都链接起来，而是先将主程序对应的目标程序装入内存并启动运行，当运行过程中又需要调用某段时，再将该段（目标程序）调入内存并链接起来。所以，动态链接是以段为基础的。

5、动态增长

在实际系统中，往往有些数据段会不断地增长，而事先却无法知道数据段会增长到多大，分段存储管理方式可以较好地解决这个问题。

1、分段

在分段存储管理方式中，作业的地址空间被划分为若干个段，每个段是一组完整的逻辑信息，如有主程序段、子程序段、数据段及堆栈段等，每个段都有自己的名字，都是从零开始编址的一段连续的地址空间，各段长度是不等的。分段系统的地址结构如下图所示，逻辑地址由短号（名）和段内地址两部分组成。在该地址结构中，允许一个作业最多有64K个段，每个段的最大长度为64KB。

2、段表

在分段式存储管理系统中，为每个段分配一个连续的分区，而进程中的各个段可以离散地分配到内存中不同的分区中。在系统中为每个进程建立一张段映射表，简称为段表。每个段在表中占有一表项，在其中记录了该段在内存中的起始地址（又称基址）和段的长度，如下图所示。进程在执行中，通过查段表来找到每个段所对应的内存区。可见，段表实现了从逻辑段到物理内存区的映射。

优点：

没有内碎片，外碎片可以通过内存紧缩来消除
便于实现共享，即允许若干个进程共享一个或者多个段。

分页式管理和分段式管理的比较

内容	页式存储管理	段式存储管理
划分依据	系统管理需要	用户应用需要
页/段大小	各页面大小相同	段的大小不固定
逻辑地址	只有一个逻辑地址空间	每个段一个独立的逻辑地址空间
页表/段表	页面较多，页表较长，查找费时	段表少，段表较短，查找速度快
碎片	存在内碎片	存在外碎片
内存共享	不支持	支持
存储扩充	不支持	不支持