第五章_存储管理.md

# 第五章 存储管理
> 存储管理的主要管理对象是 **内存**
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> #### 程序如何运行
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> ​ 在多道程序环境下，要使程序运行，必须先为之创建进程。而创建进程的第一件事，便是将程序和数据装入内存。如何将一个用户源程序变为一个可在内存中执行的程序，通常都要经过以下几个步骤：
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> ​ 首先是要编译，由编译程序(Compiler)将用户源代码编译成cpu可执行的目标代码，产生了若干个目标模块(Object Module)（即若干程序段），
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> ​ 其次是链接，由链接程序(Linker)将编译后形成的一组目标模块（程序段），以及它们所需要的库函数链接在一起，形成一个完整的装入模块(Load Module)；
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> ​ 最后是装入，由装入程序(Loader)将装入模块装入内存。图示出了这样的三步过程。
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## 地址重定位 （程序的装入）
```mermaid
graph LR;
源程序--编译链接-->相对地址
相对地址 --地址再定位--> 绝对地址
```
**地址重定位的方式：**
1. **绝对装入**：在可执行文件中记录物理内存地址
> 地址重定位在编译链接时确定
2. **可重定位装入**：可执行文件中列出 **需要重定位的地址单元** 以及 **相对地址**
- **静态再定位**：程序执行（装入内存时）完成重定位
- **动态再定位**：程序执行期间，在存储访问之前进行，装入内存的仍然是程序的逻辑地址值
3. **动态运行期装入**
## 链接
1. 静态链接：再生成可执行文件时进行
2. 动态链接：在装入或运行可执行文件时执行
## 存储管理方案
**需要一次性全部装入内存的方案：**
1. **分区存储：**
- 单一连续分区：作业运行时占用整个内存的地址空间
- 固定分区：在系统初始化时将内存空间分为若干个不等大的分区 **有内外碎片**
- 可变分区：装入或执行过程中，动态创建分区 **没有内碎片，有外碎片**
- 采用空闲存储区表进行管理
- 分区分配算法
- 最先适应
- 最佳适应
- 最差适应
- 循环最先适应
2. **段式存储：**
段之间可以不连续
- 可以实现共享、分段保护、动态链接、段可以动态增长
3. **页式存储：**
作业的虚拟地址空间划分为若干个 **长度相等的页（虚页）**，主存划分为与虚页长度相等的 **页框（实业、块）**
- 系统在内存中开辟 **页面变换表（进程页表）** 页表中的内容有 **页号、块号、页内偏移量**
- 记录内存中哪些页面是空闲的数据结构是 **内存页表（物理页面表、空闲内存页表）**
- 描述系统内进程页表的位置和大小：**请求表**
**硬件支持：**
- 页表基地址寄存器
- 页表长度寄存器
- **快表（联想寄存器）** 加速地址变换过程
**页式存储优点：**
- 没有外碎片
- 程序不必连续存放
**缺点：**
- 程序全部装入内存
- 不利于共享和动态链接
> 段式和页式的比较：
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> | | 目的 | 大小 | 逻辑地址 | 表的长度 | 内存共享 |
> | -------- | -------------- | ---------- | -------------------------- | -------- | -------- |
> | **段式** | 用户应用的需要 | 大小不固定 | 二维，每段一个逻辑地址空间 | 段表短 | 能 |
> | **页式** | 系统管理的需要 | 大小固定 | 一维，同一个地址空间 | 页表长 | 不能 |
>
>
4. **段页式：**
**用户程序按段式划分，物理内存按页式划分**
- 系统需要同时配置段表和页表
- 获取数据需要三次访问内存
**不需要一次性装入：**
- 交换技术和覆盖技术
- **虚拟存储**
- 虚拟存储管理的基础是 **程序的局部性原理**，程序在执行过程中的一个较短时期内，所执行的指令地址和指令的操作数地址分别局限于一定的区域
表现为： **时间局部性、空间局部性**
- 分类：**请求分页、请求分段、请求段页式存储管理**
- 如果要访问的 页（段） 不在内存，**引发 缺页（段）中断**
- 页面调度的策略：
- 页面调度策略
- 置页策略
- 页面置换策略
- **页面淘汰算法：**
- 最佳算法
- **先进先出 FIFO**：会产生 **Belady** 现象，原因是算法的置换特征与进程访问内存的动态特征相矛盾
- 第二次机会
- 页面缓冲算法
- **最近最少使用 LRU**
- 硬件实现
- 软件实现
- 最不经常使用 NFU
- 最近未使用 NRU