操作系统第四章【1】程序编译连接

                              第4章存储器管理

————存储器管理部分可分为以下几个方面展开

1程序的装入和链接

2连续分配存储管理方式

3分页存储管理方式

4分段存储管理方式

5虚拟存储器、请求分页/分段、页面置换算法

首先了解下存储部件的层次

主存：保存进程运行时的程序和数据

寄存器：速度最快，价格昂贵容量不大，一般以字为单位，只要存放指令一次操作的数据就够了

1、程序的装入和链接

程序进内存的一般过程：

1.编译compiler：编译程序：将用户源代码编译成若干个目标模块。

2.链接link：链接程序：将形成的一组目标模块，及它们需要的库函数链接在一起，形成一个完整的装入模块。

3.装入load：由装入程序将装入模块装入内存，构造PCB，形成进程，开始运行(使用物理地址)。

1、地址的概念

2、程序装入中的地址处理

  绝对装入（逻辑地址=物理地址）

  静态重定位装入

  动态运行时重定位装入

3）不同的程序链接装入方式（使用内存的时机）

  静态链接

  装入时链接

  运行时链接

逻辑地址（相对地址，虚地址）

  用户的程序经过汇编或编译后形成目标代码，目标代码中的指令地址是相对地址。

一般首地址为0，其余指令中的地址都相对于首地址来编址。

不能用逻辑地址在内存中读取信息

u逻辑地址（相对地址，虚地址）

u物理地址（绝对地址，实地址）

n内存中存储单元的地址。

n物理地址可直接寻址被执行。

① 绝对装入方式

编译程序生成的“目标代码”就是”装入模块”

逻辑地址直接从某个地址R处增长，装入模块直接装入内存地址R处。

物理地址由谁生成？

一般由编译或汇编程序给出；

或由程序员赋予(要求程序员熟悉内存使用情况)

优点：装入过程简单。不需任何地址变换，程序中的逻辑地址与实际内存物理地址完全相同。

缺点：过于依赖硬件结构,

只适用早期针对硬件直接编程、单道环境下。

静态可重定位装入方式

地址映射在程序执行之前进行，重定位后物理地址不再改变。

可由专门设计的重定位装配程序完成（软）：装入时根据所定位的内存地址去修改每个逻辑地址，添加相应偏移量，重定位为物理地址。

优点：不需硬件支持，可以装入有限的多道程序

缺点：软件装入一次完成，一个程序通常需要占用连续的内存空间，程序装入内存后不能移动。也不易实现共享。

动态运行时（重定位）装入方式(dynamic

run-time loading)

n实际运行中往往会需要程序在内存中的各位置移动，即经常需要重定位到不同的物理地址上。这种运行时移动程序要求地址变换要快速，实现时一般依靠硬件地址变换机构——一个重定位寄存器。

n程序装入内存时，可多次重定位到不同位置。且可以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。

n更适用于部分装入

装入完了如何记录下进程在内存哪里？

程序作为整体连续装在一块内存的，记录下基地址即可。

程序离散装入在不同内存位置的，需记录下多个偏移用的基地址（后面内存分配里详细讨论）；

动态重定位的，这些被记录的基地址不一定固定不变，可能会根据内存使用情况变化更新。

不同的程序链接方式

装入是使用内存的开始，但链接的不同会使内存的使用有差别：

根据链接时间的不同，分成三种：

①静态链接：装入运行前将多个目标模块及所需库函数链接成一个整体，以后不再拆开。

②装入时动态链接:装入内存时，边装入边链接的链接方式。

③运行时动态链接：对某些目标模块的链接，在执行中需要该目标模块时，才对它进行链接。

② 装入时动态链接

由一个目标模块开始装入，若又涉及外部模块调用事件，装入程序再找出相应的外部目标模块，并将它装入内存，还要修改目标模块中的相对地址。

比静态链接好在哪里？

(1)静态链接好的程序，修改部分模块后，需重新链接成可装入程序。动态方式则便于修改和更新。

(2)便于实现共享。静态的N个程序都需要一个模块时，需要进行N次拷贝。

③ 运行时动态链接：

装入时动态链接的问题

   许多情况下，事先不知道某应用程序本次运行需要哪些模块，只能全部装入，装入时全部链接在一起，效率低。

办法：有的模块不经常使用就暂时不装入，运行时用到了再装入。（如程序总不出错，就不会用到错误处理模块。）即运行时动态链接：运行时，将对某些模块的链接推迟到执行时才链接装入。

优点：程序运行装入的内容少了，加快了装入过程，而且节省大量的内存空间。