操作系统——存储器管理

操作系统——存储器管理

程序的装入和链接

用户程序想要在系统中运行，必须先将他装入内存，然后再将其转变为一个可执行的程序，步骤：
编译——>链接——>装入

程序的装入：

1. 绝对装入方式：（只适用于单道程序环境）
   在编译的时候就知道了程序驻留在内存的什么位置了；装入模块装入内存后，程序中的逻辑地址与实际内存地址完全相同，不用修改程序和数据的地址
2. 可重定位装入方式：
   在装入时对目标程序中指令和数据的修改过程称为重定位。地址变换在装入时一次完成，以后不再改变，称为静态重定位。
   如下图：地址1000装入后，地址就变为了1000+10000=11000了。
   
3. 动态运行时的装入方式：
   动态运行时的装入程序，在把装入模块装入内存后，并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。因此，装入内存后的所有地址都仍是相对地址。

程序的链接

根据链接时间的不同，把链接分成三种：

• 静态链接：在程序运行前，将目标模块及所需的库函数链接成一个完整的装配模块，以后不再拆开。
  

• 装入时动态链接：指将用户源程序编译后所得的一组目标模块，在装入内存时，采用边装入边链接的链接方式。

• 运行时动态链接：指对某些目标模块的链接，是在程序执行中需要该目标模块时，才对它进行链接。

将目标模块装配成装入模块时需解决的两个问题：
(1) 对相对地址进行修改
(2) 变换外部调用符号

连续分配存储器管理方式

单一连续分配

最简单的一种存储管理方式，但只能用于单用户、单任务的操作系统中。
采用这种存储管理方式时，可把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，用户区是指除系统区以外的全部内存空间，提供给用户使用。

固定分区分配

1. 原理
   将内存用户空间划分为若干个固定大小的区域，在每个分区中只装入一道作业，这样把用户空间划分为几个分区，便允许有几道作业并发执行。当有一空闲分区时，便可以再从外存的后备作业队列中，选择一个适当大小的作业装入该分区，当该作业结束时，可再从后备作业队列中找出另一作业调入该分区。
2. 划分分区的方法
   可用两种方法将内存的用户空间划分为若干个固定大小的分区：
   (1) 分区大小相等：缺乏灵活性，用于一台计算机控制多个相同对象的场合
   (2) 分区大小不等：把内存区划分成含有多个较小的分区、适量的中等分区及少量的大分区，可根据程序的大小为之分配适当的分区。
3. 实现
   为便于内存分配，通常将分区按大小进行排队，并为之建立一张分区使用表，其中各表项包括每个分区的起始地址、大小及状态(是否已分配)。
   当有一用户程序要装入时，由内存分配程序检索该表，从中找出一个能满足要求的、尚未分配的分区，将之分配给该程序，然后将该表项中的状态置为“已分配”；若未找到大小足够的分区，则拒绝为该用户程序分配内存。
   

动态分区分配

1. 原理
   动态分区分配是根据进程的实际需要，动态地为之分配内存空间。作业装入内存时，把可用内存分出一个连续区域给作业，且分区的大小正好适合作业大小的需要。分区的大小和个数依装入作业的需要而定。
2. 实现
   在实现过程中涉及如下问题：
   分区分配中的数据结构
   分区分配算法
   分区分配及回收操作
   1） 分区分配中的数据结构
   （1）空闲分区