存储器管理

存储器

1. 内存
   1. 主存
      1. 连续分配
         1. 单一
         2. 分区
      2. 离散分配
         1. 分页式
         2. 分段式
         3. 段页式
   2. 虚拟(主+辅)
      1. 请求式分页
      2. 请求式分段
      3. 请求式段页
2. 外存(第五章)

程序的运行与存储器的关系

1. 地址转换

   1. 逻辑地址|相对地址
   2. 物理地址|绝对地址

   重定位：$逻辑地址 \rightarrow 物理地址$

2. 两种重定位

   1. 静态：地址只能一次修改
   2. 动态：地址的多次修改

   区别：增加了一个重定位寄存器(存放内存的起始地址)

连续分配

为用户作业分配的内存空间

1. 单一连续

   

2. 分区式

   把内存分成若干个连续的分区，每个分区都可以存储一个作业

   1. 固定式

      1. 分区大小相等
      2. 分区大小不相等

   2. 可变式(动态分区分配)

      $分区分配算法 \rightarrow 分区链接的要求$

      1. 首次适应算法

      要求：$由低地址 \rightarrow 高地址链接$

      2. 循环首次适应算法

         要求：$由低地址 \rightarrow 高地址链接$

      3. 最佳适应算法(最容易产生外零头)

         要求：按大小：$从小 \rightarrow 大链接$

      4. 最坏性算法

         要求：按大小：$从大 \rightarrow 小链接$

      碎片的处理方式：

      设置分区单位：粒度(1KB)

      1. $碎片 \leq 粒度$：可以分配作业
      2. $碎片 \geq 粒度$：可以进行二次分配

3. 重定位

   动态重定位：程序可以移动(整理碎片)$\rightarrow$紧凑

离散分配

1. 分页式

   页/页面，页框/物理块，逻辑地址/物理地址，页表，逻辑地址$\rightarrow$物理地址

   

例：

某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB，内存为16KB。假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面对应的物理块号如下表

则逻辑地址093C（H）所对应的物理地址为 ？

解：

逻辑地址：$32 \times 1KB = 32KB \rightarrow 2^{15} \rightarrow 15bit$

每页大小:$1KB \rightarrow 2^{10} \rightarrow 10bit(页内地址)$

15-10=5bit(页号)

000(0) 1001(9) 0011(3) 1100(C) (逻辑地址为15位，所以093C转换为2进制也为15位)

内存：$16KB=2^{14}$ 物理地址：14bit

低10bit，块内地址(页内地址)

高 4bit，块号

01/0001/0011/1100

即物理地址为：113C(H)

例：

对于表所示的段表：请将逻辑地址(0,137),(1,4000),(2,3600),(5,230)转换成物理地址

解：

(0,137)

137<10K ,段号0存在

转换为物理地址为：$50 \times 1024 + 137=51337$

(1,4000)

4000>3K,产生中断，无法转换

(2,3600)

3600<5K,段号2存在

转换为物理地址为：$70 \times 1024 + 3600=75280$

(5,230)

段号不存在，无法转换

例：

已知分页系统，逻辑空间32个页面，每页大小2KB，内存空间1MB

1. 画出逻辑地址格式

   

2. 如果不考虑访问权限，页表有多少项，每项至少需要多少位

   32个页面=32项

   内存(MB)：$\frac{1MB}{2KB}=\frac{1\times 2^{20}}{2^{11}}=2^9$个

   每项至少需要多9位

3. 如果内存减少一半，则页表会发生怎么变化？

   32个页表项不变

   内存：$1MB \rightarrow 512KB$

   $\frac{2^{19}}{2^{11}}=2^8$

   每项至少需要的位从9位变为8位

地址变换机构(逻辑$\rightarrow$ 物理)

1. 基本的地址变换(5个部分)

   1. 页表寄存器：页表地址，页表长度
   2. 越界中断机构：页表与页表长度
      1. $\geq$，越界
      2. <，访问页表
   3. 逻辑地址
   4. 页表：页表起始+页号
   5. 物理地址：块号与页内地址拼接而成

   访问内存两次

   1. 访问页表
   2. 物理地址

2. 有快表的地址转换

   增加了快表寄存器：将经常会访问的页面以及它的块号

   内存

   1. 命中快表：1次
   2. 未命中快表：2次

分段式

段，逻辑地址，物理地址，段表，地址转换

段表：段号，段长，基址组成

地址变换：$逻辑地址 \rightarrow 物理地址$

1. 段表寄存器：段表始址，段表长度

2. 越界中断机构

   两次越界中断比较

   1. 段号与段长关系
      1. >，中断
      2. <，访问段表
   2. 段内地址连续与段长
      1. >，中断
      2. $\leq$，可以转换

3. 逻辑地址

4. 段表

5. 物理地址(基址+段内地址)

两次访问内存

1. 访问段表
2. 物理地址

分页与分段区别

1. 页是信息的物理单位，段是逻辑单位
2. 页长度是固定的，段长度不固定(由用户指定)
3. 一维与二维

问：分页与分段实现共享，哪个更容易实现信息共享？

答：分段