1.程序的装入和链接

1）程序的装入和链接

（1）地址的概念

逻辑地址（相对地址，虚地址）

物理地址（绝对地址，实地址）

地址映射：将用户程序中的逻辑地址转换为运行时由机器直接寻址的内存物理地址的过程。

（2）程序装入中的地址处理

①绝对装入方式

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。

②静态可重定位装入

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。

③动态运行时（重定位）装入方式

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。

更适用于部分装入

（3）不同的程序链接方式

①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。

②装入时动态链接:装入内存时，边装入边链接的链接方式。

③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。

2 连续分配存储管理方式

1）单一连续分配

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

提高：支持多个程序并发执行，适用于多道程序系统和分时系统。最早的多道程序存储管理方式。

划分为几个分区，便只允许几道作业并发

具体实现：

（1）如何划分分区大小

分区大小相等：只适合多个相同程序的并发执行

分区大小不等：根据程序的大小分配当前空间的、适当大小的分区

（2）需要的数据结构

建立一记录相关信息的分区表（或分区链表），表项有:

| 起始位置 | 大小 | 状态 |

分区表中，表项值随着内存的分配和释放而动态改变

（3）程序分配内存的过程

3）动态分区分配

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）

具体实现:

（1）分区分配中的数据结构

空闲分区表

空闲分区链

（2）分区分配算法

①首次适应算法FF

②循环首次适应算法

③最佳适应算法

④最差适应算法

⑤快速适应算法

（3）分区分配操作

分配内存

回收内存

4）动态重定位分区分配

地址变换过程是在程序执行过程期间（相对地址与重定位寄存器中的地址相加），随着对每条指令的访问自动进行，称为动态重定位。

 动态重定位分区分配算法与动态分区分配算法基本相同，差别在于增加了紧凑的功能。

5）内存空间管理之对换

（1）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）

（2）实现进程对换，系统必须具备的功能：

对换空间的管理

进程的换出、换入操作

3.分页存储管理方式

1）页面的概念

内存划分成多个小单元，每个单元K大小，称（物理）块。作业也按K单位大小划分成片，称为页面。

（1）物理划分块的大小 = 逻辑划分的页的大小

（2）页面大小要适中

2）页表的概念

为了找到被离散分配到内存中的作业，记录每个作业各页映射到哪个物理块，形成的页面映射表，简称页表。

（1）页表的作用：

页号到物理块号的地址映射

（2）要找到作业A

关键是找到页表（PCB）

根据页表找物理块

3）地址的处理

连续方式：

连续方式下，每条指令用基地址+偏移量即可找到其物理存放的地址。

分页方式：

作业相对地址在分页下不同位置的数有一定的意义结构：

页号+页内地址（即页内偏移）

关键的计算是：根据系统页面大小找到不同意义二进制位的分界线。

从地址中分析出页号后，地址映射只需要把页号改为对应物理块号，偏移不变，即可找到内存中实际位置。

计算方法：

4）地址变换机构

访问内存的有效时间：

进程发出逻辑地址的访问请求，经过地址变换，到内存中找到对应的实际物理地址单元并取出数据，所需花费的总时间，称为内存的有效访问时间EAT

设访问一次内存时间为t，则基本分页机制下EAT=2t

CPU操作一条指令需访问内存两次：

1.访问内存中的页表（以计算指令所在的实际物理地址）

2.访问指令内存地址

5）快表

快表放什么？：

正在执行进程的页表的数据项。

6）多级页表

（1）两级页表：

（2）多级页表

（3）反置页表

站在物理块的角度，记录占用它的已调入内存的进程标识和页号。系统中只需一张该表即可。

4. 分段存储管理方式

1）分段系统的基本原理

分段下的相对地址：

地址结构：段号 + 段内地址

段表：记录每段实际存放的物理地址

2）段表与地址变换机构

同样有两次内存访问问题

解决方法：设置联想寄存器，用于保存最近常用的段表项。

3）分页与分段的主要区别

（1）需求：

分页是出于系统管理的需要，是一种信息的物理划分单位，分段是出于用户应用的需要，是一种逻辑单位，通常包含一组意义相对完整的信息。

一条指令或一个操作数可能会跨越两个页的分界处，而不会跨越两个段的分界处。

（2）大小：

页大小是系统固定的，而段大小则通常不固定。分段没有内碎片，但连续存放段产生外碎片，可以通过内存紧缩来消除。相对而言分页空间利用率高。

（3）逻辑地址：

分页是一维的，各个模块在链接时必须组织成同一个地址空间；

分段是二维的，各个模块在链接时可以每个段组织成一个地址空间。

（4）其他：

通常段比页大，因而段表比页表短，可以缩短查找时间，提高访问速度。分段模式下，还可针对不同类型采取不同的保护；按段为单位来进行共享

4）信息共享

分段系统的突出优点：

易于实现共享：

在分段系统中，实现共享十分容易，只需在每个进程的段表中为共享程序设置一个段表项。

比较课本图。对同样的共享内容的管理上，很明显分段的空间管理更简单。分页的图涉及太多的页面划分和地址记录的管理。

易于实现保护：

代码的保护和其逻辑意义有关，分页的机械式划分不容易实现。

5）段页式存储管理方式

（1）基本原理：

将用户程序分成若干段，并为每个段赋予一个段名。

把每个段分成若干页

地址结构包括段号、段内页号和页内地址三部分

（2）地址变换过程

三次访问内存