存储器管理：分区分配算法详解及层次结构

本章节主要探讨的是分区分配算法在第四章存储器管理中的应用，以及与之相关的存储器系统管理内容。分区分配算法是操作系统中的一种内存管理策略，包括首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法，这些算法用于将进程或任务所需的内存区域合理地分配到物理内存的不同分区中。 存储器管理是计算机系统中关键的一环，涉及存储器的层次结构，如多级存储器结构，其中包含CPU寄存器、主存储器（包括高速缓存和磁盘缓存）以及辅存，这些层次结构的性能和成本各异。高速缓存作为CPU与主存之间的中介，能显著提升数据访问速度，而磁盘缓存则解决磁盘I/O速度慢的问题。 程序的装入和链接过程是将用户源代码转化为可执行文件的步骤，包括编译、链接和装入三个阶段。编译将源代码转换为目标模块，链接则是将这些模块和所需库函数连接起来，形成最终的装入模块，然后进行装入内存以便程序运行。装入方式分为绝对装入、可重定位装入和运行时装入，每种方式都有其适用场景和特点。 在连续分配方式中，内存被划分为固定大小的连续区域，每个进程或任务占用一个连续的区域，这有助于简化管理但可能导致内存碎片。与此相对的是分页和分段存储管理，如基本分页存储管理，它通过将内存划分为等大小的页面来管理，而请求分页和分段则允许动态地调整内存分配，增强了灵活性。 虚拟存储器的概念在此章节中占据重要地位，它允许程序使用的逻辑地址空间大于实际物理内存，通过在硬盘上创建交换空间来扩展可用内存。页面置换算法是虚拟存储管理的核心部分，如最简单的时间片淘汰算法，或是更复杂的FIFO（先进先出）、LRU（最近最少使用）等算法，用于决定在内存不足时替换哪些页面到外存。 本章内容涵盖了存储器管理的基础理论，从硬件层面的存储器层次结构到软件层面的程序装入、链接和内存分配算法，以及虚拟存储器的实现，为理解现代操作系统如何高效地管理和利用内存提供了深入的剖析。