操作系统中的存储管理技术解析

"该文档是关于操作系统的复习资料，涵盖了选择题和填空题，主要讨论了内存管理和存储系统的相关内容，包括固定和可变分区分配、动态重定位、分段和页式存储管理、虚拟存储、页面置换算法以及存储器的层次结构。" 操作系统是计算机系统的核心组件，它管理硬件资源并提供服务给应用程序。文档中提到了多种内存管理技术，这些技术对系统性能和资源利用率至关重要。 首先，固定分区分配中，每个分区的大小在分配时已经预先设定且不可改变，而可变分区则允许根据实际需求动态分配不同大小的区域。在可变分区分配中，下次匹配算法能够帮助实现空闲区的均匀分布，减少碎片。而最后匹配算法并不常用。 动态重定位是一种技术，它依赖于重定位寄存器来实现程序在内存中的动态加载和定位。在分段存储管理中，每个程序可以分成多个逻辑段，地址长度为32位，如描述中提到的，段号占8位意味着最大有256个段，每个段的最大长度是2^16字节，即64KB。 页式存储管理通过页表实现逻辑地址到物理地址的转换，页表由操作系统建立。页面是操作系统感知的基本单位。如果没有TLB（Translation Lookaside Buffer），每次访问指令或数据可能需要两次内存访问。段式存储管理中，由于内存按段分配，不会产生内部碎片，即内存空间的有效部分没有被利用的情况。 虚拟存储管理系统基于程序的局部性原理，即程序在一段时间内倾向于集中在某个小范围的内存区域。在虚拟页式管理中，LRU（Least Recently Used）算法会随着分配页面数增加减少缺页中断，而FIFO（First In First Out）算法则可能导致中断次数增加或减少。 当进程发生缺页中断时，操作系统会处理后恢复执行被中断的指令。在给定的访问序列下，使用FIFO页面置换算法，假设分配3个物理页面，会产生10次缺页中断。 存储器的层次结构通常包括寄存器、高速缓存（Cache）、内存、磁盘和磁带，从高速到低速、小容量到大容量的顺序。内存是非易失型存储器的例子，而硬盘则是非易失型存储器。可变分区分配可能导致外碎片，可以通过内存紧缩技术合并小的空闲分区。CPU中的MMU（Memory Management Unit）负责逻辑地址到物理地址的映射。在段式存储管理中，内存管理采用可变分区方式。段表包含段号、段长和内存分区起始地址。如果每个进程只有一个段，段式管理就类似可变分区；页式管理中，如果页面非常大，就接近固定分区管理。页表的主要作用是映射逻辑页面到物理页面的对应关系。