操作系统存储器管理：分配、回收、地址变换与保护

"该教学课件详细介绍了操作系统中关于存储器管理的知识，涵盖了内存管理的主要功能，如内存分配与回收、地址变换、内存保护以及如何扩充内存容量。内容包括存储器管理的基本概念，连续分配和离散分配的方式，以及虚拟存储器的相关原理，如存储器层次结构、程序的装入和链接、分页和分段存储管理方式，还有页面置换算法和请求分段存储管理。此外，课件还讨论了静态链接、装入时动态链接和运行时动态链接等程序链接方式，以及绝对装入、可重定位装入和动态运行时装入等程序装入方法。" 操作系统中的存储器管理是至关重要的，它确保了多个进程有效、安全地共享有限的内存资源。内存管理的基本功能包括： 1. 内存分配与回收：操作系统负责为每个进程分配合适的内存空间，并在进程结束时回收内存，防止内存浪费。 2. 地址变换：通过地址映射机制，将进程的逻辑地址转换为实际的物理地址，使得进程可以独立于物理内存地址运行。 3. 内存保护：防止一个进程访问其他进程的内存空间，保证数据的安全性和进程的隔离性。 4. 扩充内存容量：通过虚拟存储技术，使得进程可以使用超过实际物理内存大小的地址空间。 存储器层次结构包括从速度最快、容量最小、价格最高的寄存器，到高速缓存、主存、磁盘缓存、磁盘以及可移动存储介质。这种层次结构允许通过快速访问最近使用的数据来提高整体系统性能。 程序装入和链接是使用户程序能够运行的必要步骤。链接过程将编译后的目标程序块组合成一个完整的可执行文件，而装入则将这个文件加载到内存中。链接有静态链接、装入时动态链接和运行时动态链接三种方式，分别对应于链接时的不同阶段。装入程序时，可能采用绝对装入、可重定位装入或动态运行时装入，根据不同的需求和系统特性选择合适的方法。 在分页和分段存储管理方式中，内存被划分为固定大小的页或根据程序逻辑划分的段，这有助于提高内存利用率和程序的可移植性。虚拟存储器则通过在主存和磁盘之间进行页面交换，实现了大容量的地址空间，允许进程在需要时才加载部分代码和数据。 页面置换算法是虚拟存储器的关键部分，用于决定当主存满时，哪些页面应该被换出到磁盘。常见的算法有LRU（最近最少使用）、FIFO（先进先出）和OPT（最佳页面替换）等。 这些知识点构成了操作系统中存储器管理的基础，对于理解和设计高效的操作系统至关重要。