虚拟存储器与内存管理：解决大作业挑战

本章节主要讨论的是计算机操作系统教程中的"存储管理"，由郭平、王在模和何静媛三位作者编写，属于重庆大学计算机学院《操作系统》教程精品课程系列。第五章重点介绍了内存和外存的区别以及虚拟存储器的概念。 内存和外存是计算机系统中两种基本的存储类型。内存，也称为内存储器，是CPU可以直接访问的高速存储空间，对程序执行至关重要。相比之下，外存（辅助存储器）如硬盘或磁带，速度较慢，不能被CPU直接访问，必须通过输入输出（I/O）控制系统间接读写。 虚拟存储器的产生背景源于早期计算机系统的一个挑战：由于内存容量有限，大型作业可能无法一次性装入。虚拟存储器作为一种创新，通过将部分作业存放在辅助存储器中，仅在需要时加载到内存，解决了内存不足的问题。它扩展了内存的可用性，使程序仿佛拥有一个比实际物理内存大得多的虚拟空间。 在虚拟存储器中，有一个关键的概念是地址变换。内存物理地址指的是内存单元的实际编号，这是硬件层面直接操作的地址。而逻辑地址则是用户程序使用的地址，它是相对于程序起始位置的编号，编译和连接过程会将其映射到物理地址上。地址变换的任务就是将用户的逻辑地址转换为内存的物理地址，确保程序在不同存储区域之间的正确访问。 这一章深入讲解了内存管理的核心原理，对于理解操作系统如何有效地管理和调度有限的物理内存，以及如何通过虚拟化技术提升用户体验，具有重要意义。通过学习这一章，读者可以掌握现代操作系统中存储管理的基本原理和技术实践。