操作系统内存管理详解：连续分配与虚拟存储

"该资源主要涵盖了计算机操作系统的内存管理部分，特别是针对考研复习的知识点，包括内存管理的基本概念、连续分配和非连续分配管理方式、虚拟内存以及页面置换算法等内容。" 在操作系统中，内存管理是一个至关重要的部分，它涉及到程序如何在内存中被装入、链接以及如何有效地分配和使用内存资源。本资料详细阐述了以下几个核心概念： 1. **存储器的层次结构**：现代计算机通常具有多级存储器结构，包括CPU寄存器、高速缓存、主存、磁盘缓存、磁盘和可移动存储介质。这种层次结构旨在平衡速度、容量和成本之间的关系。 2. **程序的装入和链接**：程序装入分为绝对装入、可重定位装入和动态运行时装入方式，分别对应程序在内存中的固定位置、可调整位置和运行时才确定位置的情况。链接则有静态链接、装入时动态链接和运行时动态链接，它们决定了程序模块何时和如何合并成一个可执行的整体。 3. **连续分配方式**：连续分配方法包括单一连续分配（整个内存给一个进程）和分区分配（将内存划分为固定或动态大小的区域）。固定分区分配可能导致内部碎片，而动态分区分配则通过各种算法（首次适应、循环首次适应、最佳适应、最差适应、快速适应）来减少碎片问题。 4. **非连续分配管理方式**：分页、分段和段页式管理是解决碎片问题的策略。分页将内存划分为固定大小的块，分段按照逻辑结构划分，而段页式结合了两者的优势。这些管理方式都有各自的优缺点，如分页易于实现但可能导致外部碎片，分段能更好地适应程序逻辑但可能产生内部碎片。 5. **虚拟内存**：虚拟内存是一种扩展物理内存的技术，允许程序使用比实际物理内存更大的地址空间。请求分页和分段存储管理方式允许程序在需要时才加载部分到内存，从而提高了内存利用率。 6. **页面置换算法**：在内存不足时，必须选择一些页面换出到磁盘。常见的页面置换算法有最佳置换算法（OPT）、先进先出算法（FIFO）、最近最少使用算法（LRU）和时钟算法（CLOCK），每种算法在缺页率和实现复杂度上都有所不同。 7. **页面分配策略**：包括最佳适应、最差适应等，目标是在减少碎片和防止抖动现象的同时优化内存使用。 8. **工作集和程序局部性原理**：工作集是程序在一段时间内访问的内存页面集合，局部性原理指出程序倾向于在一段时间内重复访问同一块内存，这是设计内存管理和页面替换策略的重要依据。 以上知识点是操作系统内存管理的重点，对于准备考研的学生来说，理解和掌握这些内容是必不可少的。通过深入学习，可以为理解和解决实际操作系统中的内存管理问题打下坚实的基础。