操作系统存储管理：内存分配与安全

"存储器管理是操作系统的重要组成部分，它的主要任务包括管理内存的使用状态，制定内存分配策略，确保程序安全执行以及实现存储扩充。在操作系统中，存储管理不仅要跟踪哪些内存区域已分配，哪些是空闲的，还要有效地进行内存分配和回收，防止不同程序之间的相互干扰。此外，当程序的大小超过实际内存时，存储管理还需要解决虚拟存储的问题，使得程序能够正常运行。本课件聚焦于操作系统中的存储管理，涵盖这一领域的核心概念和策略。 存储器管理的功能包括： 1. **内存分配与回收**：操作系统需要知道内存的当前使用情况，以便根据需求分配和释放内存空间。这通常通过数据结构如空闲块表或位图来实现，以便快速找到可用的内存区域。 2. **内存保护**：为了保证每个程序在自己的地址空间内运行，不侵犯其他程序的内存，操作系统会设置内存保护机制，如页表中的权限位，阻止非法访问。 3. **存储扩充**：通过虚拟内存技术，操作系统可以将磁盘空间作为内存的一部分来使用，形成一个逻辑上比物理内存大的地址空间。当程序请求的内存超过物理内存时，操作系统会将部分内存内容换出到磁盘，腾出空间给新请求。 4. **内存碎片管理**：长时间的内存分配和回收可能导致内存碎片，即连续的空闲内存被分割成小块。有效的内存管理策略应能减少或避免碎片，例如，使用最佳适应、首次适应或最差适应等分配策略。 在学习操作系统的过程中，理解存储管理的原理和实现方式对于掌握计算机系统的整体运作至关重要。这涉及到操作系统设计的基础知识，如页式、段式、段页式等虚拟内存管理方式，以及内存分配算法的实现。同时，这门课程还会涵盖其他操作系统的核心功能，如处理机管理、设备管理和文件管理，这些都构成了操作系统的基础。 为了深入学习操作系统，推荐参考William Stallings的《操作系统内部与设计原理》、孙钟秀的《操作系统教程》、汤小丹和汤子瀛的《计算机操作系统》以及曾平和曾林的《操作系统习题与解析》等教材。此外，学习操作系统需要结合微机原理、组成原理、C语言和数据结构等基础知识，以理解操作系统如何与硬件交互并管理资源。"