《作業系統導論》學習筆記(五) 實體地址空間管理

2021-10-06 07:31:47 字數 2602 閱讀 4914

實體地址空間管理

參考資料

1. 位址空間

實體地址空間:硬體支援的位址空間,起始位址為0,直到 max

sysmax_

maxsys

​。邏輯位址空間:cpu執行的程序所能看到的位址,起始位址為0,直到 max

為什麼需要邏輯位址空間?

- 安全風險:直接訪問物理記憶體,意味著惡意程式可以隨意修改作業系統資料,以達到破壞的目的。

2. 邏輯位址生成

變數本質上就是代表乙個」可操作的儲存空間」,源程式經過編譯、彙編及鏈結變為組合語言,變數名就翻譯成為邏輯位址。例如,函式名 foo

foofo

o 編譯彙編後的邏輯位址為 75

7575

,鏈結上函式庫後位址變為 175

3. 硬體支援

mmu 檢查邏輯位址是否超過界位址暫存器的內容,超出則發出越界異常,作業系統處理該異常;如未越界,mmu則進行邏輯位址與實體地址的轉換

4. 實體地址生成

movl %eax, $0xfffa620e		// 邏輯位址 $0xfffa620e 的記憶體塊內容送到 eax 暫存器

實體地址生成過程如下:

cpu的算術邏輯單元(alu)需要獲取$0xfffa620e的內容,向匯流排發出實體地址請求

作業系統建立邏輯位址與實體地址的對映關係

記憶體管理單元(mmu)進行越界檢查,然後根據該對映關係將邏輯位址轉換為實體地址

記憶體根據生成的實體地址尋找記憶體單元,並將內容送到 eax

eaxea

x 暫存器

1.分配演算法

例: 某系統的空閒分割槽表如下圖,現有如下程序序列:96kb、20kb、200kb。分別採用首次適應、最佳適應、最壞適應及鄰近適應,則哪些演算法可滿足該程序序列請求,為什麼?

分割槽號大小

空閒記憶體起始位址

132kb

100kb

210kb

150kb

35kb

200kb

4218kb

220kb

596kb

530kb

答:首次適應:96kb大小的程序進入4號空閒區,20kb大小的程序進入1號空閒區,此時無記憶體可滿足200kb大小的程序要求。此題鄰近適應與首次適應結果一致。

分割槽號大小

空閒記憶體起始位址

112kb

100kb

210kb

150kb

35kb

200kb

4122kb

316kb

596kb

530kb

最佳適應:96kb大小的程序進入5號空閒區,20kb大小的程序進入1號空閒區,200kb大小的程序進入4號空閒區,滿足要求。

分割槽號大小

空閒記憶體起始位址

112kb

120kb

210kb

150kb

35kb

200kb

418kb

420kb

50kb

530kb

最壞適應:96kb大小的程序進入4號空閒區,20kb大小的程序進入5號空閒區,此時無記憶體可滿足200kb大小的程序要求。

分割槽號大小

空閒記憶體起始位址

132kb

100kb

210kb

150kb

35kb

200kb

4122kb

316kb

570kb

550kb

2.碎片問題

記憶體碎片:無法被利用的空閒記憶體。記憶體碎片又分為外部碎片和內部碎片。

實體地址的使用包括安全風險、效率低下及位址不確定的缺點,而且實體地址空間只能進行連續分配記憶體,不可避免地產生外碎片及內碎片,降低記憶體利用率。邏輯位址空間的使用允許乙個程式分散地裝入到不相鄰的記憶體分割槽,提高記憶體利用效率級管理的靈活性。相比於實體地址對應記憶體塊,邏輯位址需要表示記憶體塊所在的分割槽、記憶體塊在分割槽內部的位置,所以邏輯位址一般是二維、三維甚至更高維度的。

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作業系統 清華大學 向勇

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