操作系统内存管理.ppt

"操作系统内存管理" 操作系统内存管理是操作系统中的一项重要任务，涉及到内存硬件的各种组织方法、内存管理技术、地址绑定、内存保护、库链接和加载等方面。 操作系统需要将程序从磁盘载入到内存，以便CPU可以访问。内存和寄存器是CPU唯一能直接访问的存储器。寄存器的访问时间 vs 内存的访问时间存在一定的差异，缓存也被用来提高访问速度。 为了确保正常运行，操作系统必须保护内存，包括符号内存地址到实际物理地址的绑定和逻辑地址与物理地址的区别。动态装载、动态链接代码及共享库也都是操作系统内存管理的重要组成部分。 在内存管理中，地址绑定是从一个地址空间到另一个地址空间的映射。基地址寄存器和界限地址寄存器用于定义一个进程使用的内存地址范围。逻辑地址是CPU所生成的地址，而物理地址是从内存单元所看到的地址。地址绑定是将指令与数据绑定到内存的过程。 内存管理单元（MMU）是映射虚拟地址为物理地址的硬件设备。用户进程所生成的地址在送交内存之前，都将加上重定位寄存器（基地址寄存器）的值。 库链接和加载是操作系统内存管理的另一个重要方面。静态链接是由链接器在链接时将库的内容加入到可执行程序中的做法。动态链接是在可执行文件装载时或运行时，由操作系统的装载程序加载库。 动态加载是指程序不会被载入到内存，直到被调用之前。这种方法可以提高内存使用率，适合用户用大量代码来操作不常发生事件时。 交换（swapping）是操作系统内存管理的另一个重要机制。进程可以暂时从内存中交换到备份存储上，当需要再次执行时再调回到内存。 内存分配是操作系统内存管理的另一个重要方面。单分区分配方法和多分区分配方法是两种常用的内存分配方法。单分区分配方法使用重定位寄存器方案来保护用户进程之间，用户进程与操作系统之间不会相互修改代码与数据。多分区分配方法使用孔（Hole）来分配内存，操作系统维护的信息包括已分配分区和空闲分区（hole）。 操作系统内存管理的目的是为了确保操作系统的正常运行，提供了各种内存管理技术和方法来保护内存、提高内存使用率和提高系统性能。