6．1 存儲器的基本概念

       主存儲器管理仍然是今天操作系統(tǒng)十分重要的內(nèi)容,；能否合理而有效的使用主存,，在很大成度上反映了操作系統(tǒng)的性能，并直接影響到整個計算機(jī)系統(tǒng)作用的發(fā)揮,。

6.1.1 存儲器的層次

      目前在許多計算機(jī)系統(tǒng)中,，采用三級存儲器結(jié)構(gòu),，即高速緩沖存儲器、主存儲器和外部存儲器,。

三級存儲器的比較

     從高速緩存到外存，其容量愈來愈大,，一般每級之間相差幾個數(shù)量級,。而訪問數(shù)據(jù)的速度則愈來愈慢，價格也愈來愈便宜,。

6.1.2 地址重定位

    為了弄清什么是重定位,，我們首先介紹相對地址,、絕對地址和邏輯地址空間、存儲空間的概念,。

1.邏輯地址空間

名空間

       用戶在編程或編輯源程序時,，不考慮作業(yè)之間的存儲空間分配,，而是將其源程序存于程序員建立的符號名字空間（簡稱名空間）內(nèi)，如圖6-1（a）所示,。

邏輯地址空間

      當(dāng)對源程序進(jìn)行編譯時,，編譯后一個目標(biāo)程序所限定的地址范圍稱為該作業(yè)的邏輯地址空間。

圖6-1 名空間、地址空間和存儲空間

如圖6-1（b）所示,。

2.物理空間

       所謂物理空間（也稱存儲空間）是指主存中物理單元的集合,。這些單元的編號稱為物理地址或絕對地址。因此,，物理空間的大小,，是由主存的實際容量決定的。如圖6-1（c）,。

3.地址重定位
需要地址重定位的例子

        如圖6-2（a）是一個簡單的程序段,。第一條指令是把數(shù)據(jù)A取到1號寄存器中,，第二條指令是把數(shù)據(jù)B同1號寄存中的內(nèi)容相加，結(jié)果放在1號寄存器中,，第三 條指令是把1號寄存器的內(nèi)容送入相對地址10中去,。如果這個程序原封不動地裝入主存自100號單元起的存儲區(qū)中（如圖6-2（b）），就無法正確執(zhí)行。

地址重定位

       由于一個作業(yè)裝入到與其地址空間不一致的存儲空間所引起的，對有關(guān)地址部分的調(diào)整過程稱為地址的重定位,。這個調(diào)整過程就是把作業(yè)地址空間中使用的邏輯地址變換成主存中物理地址的過程,。這種地址變換也稱為地址映射.

圖6-2 程序裝入舉例

4.重定位類型

     根據(jù)對地址變換進(jìn)行的時間及采用的技術(shù)手段的不同,，可把地址重定位分為靜態(tài)重定位和動態(tài)重定位兩類。

靜態(tài)重定位

（1）含義

     靜態(tài)重定位是在程序運行之前由裝配程序完成的。例圖5-2（a）中的情況,，只需將與地址有關(guān)的項都加上100就可以了,，見圖5-2（c）。

（2）優(yōu)點

    它的主要優(yōu)點是,，無需增加硬件地址變換機(jī)構(gòu),，因而可在一般計算機(jī)上實現(xiàn)。

（3）缺點

    主要缺點有：
       ①要求給每個作業(yè)分配一個連續(xù)的存儲空間,，且在作業(yè)的整個執(zhí)行期間不能再移動,，因而也就不能實現(xiàn)重新分配主存。
       ②用戶必須事先確定所需的存儲量,，若所需的存儲量超過可用存儲空間時,，用戶必須考慮覆蓋結(jié)構(gòu)。
       ③用戶之間難以共享主存中的同一程序副本,。

動態(tài)重定位

（1）含義

       動態(tài)重定位是在程序執(zhí)行過程中由硬件地址變換機(jī)構(gòu)實現(xiàn)的。

（2）例子

        最簡單的辦法是利用一個重定位寄存器,。該寄存器的值由調(diào)度程序根據(jù)作業(yè)分配到的存儲空間的起始地址來設(shè)定,。在具有這種地址變換機(jī)構(gòu)的計算機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)作業(yè) 執(zhí)行時,，不是根據(jù)CPU給出的邏輯地址去訪問主存,，而是將邏輯地址與重定位寄存器中的內(nèi)容相加后得到的地址作為訪問主存的地址。其地址變換過程

如圖6-3所示 重定位類型

圖6-3 動態(tài)重定位

（3）動態(tài)重定位的主要優(yōu)點有：

        ①用戶作業(yè)不要求分配連續(xù)的存儲空間,。
        ②用戶作業(yè)在執(zhí)行過程中,，可以動態(tài)申請存儲空間和在主存中移動。
        ③有利于程序段的共享,。

（4）動態(tài)重定位的主要缺點有：

       ①需要附加的硬件支持,。
       ②實現(xiàn)存儲管理的軟件算法比較復(fù)雜,。