操作系统中的存储管理：地址变换与内存管理

本文主要介绍了操作系统中的存储管理，特别是地址变换机构在分页系统中的作用，以及内存管理和多线程的概念。 在操作系统中，存储管理是确保多道程序高效运行的关键部分。它主要包括内存的分配与回收、地址变换、存储容量的“扩充”以及存储保护。地址变换机构的任务是将进程的逻辑地址转换为实际内存的物理地址，以实现程序的正确执行。在分页系统中，这一转换是通过页表实现的，页表包含了页号到块号的映射关系。当逻辑地址通过页表查找对应的物理地址时，如果超出页表范围，会触发越界中断，确保程序不会访问无效或非法的内存区域。 现代计算机系统中，多线程已经成为操作系统的一个基本特征。用户级线程和内核级线程是两种主要的线程实现方式，它们分别在用户空间和内核空间中运行。多线程技术被广泛应用于多核处理器和超线程技术，提高了处理器的并发性和系统资源利用率。例如，Windows任务管理器可以展示系统中多线程的运行情况。 内存管理的主要任务包括程序的装入和链接。程序的装入分为绝对装入、可重定位装入和动态运行时装入方式。绝对装入方式适用于单道程序，而可重定位装入则可以在装入时根据内存状况动态调整地址。链接分为静态链接、装入时动态链接和运行时动态链接，它们在不同阶段完成对目标程序的合并，以便生成可执行文件或在运行时解决符号引用。 存储管理还涉及到虚拟存储器的概念，如请求分页和分段存储管理方式，以及页面置换算法，这些都是解决内存有限而程序需求大的问题的有效手段。其中，虚拟存储器通过在主存和外存之间建立映射，使得程序可以超出实际物理内存大小来运行。存储保护机制则防止了进程间的相互干扰，保证了系统的稳定性。 操作系统中的存储管理是一个复杂而重要的领域，它涉及到内存分配、地址转换、存储保护和多线程管理等多个方面，对于系统的性能和安全性起着至关重要的作用。学生需要理解和掌握这些概念，才能深入理解操作系统的运行机制。