存储器管理：层次结构与策略

存储器管理是计算机系统中的关键组成部分，它涉及如何有效地利用和组织内存资源，以支持程序的高效运行和多道程序并发执行。本章由四川大学计算机学院陈兴蜀教授讲解，主要内容包括以下几个方面： 1. 存储器层次结构：存储器按速度和成本划分为不同的层次，从高速缓存（Cache）到内存RAM，再到磁盘，每个层次具有不同的特性和用途。其中，Cache是为提高CPU访问速度而设计的高速缓冲区，而内存RAM是程序执行的核心区域，需要与CPU速度匹配。 2. 内存管理目标：存储管理的主要目的是优化内存使用，支持多道程序运行，简化用户编程接口，提供动态扩展能力，保证内存存取速度，并实现存储保护、共享与通信等功能。此外，还关注资源使用的监控和性能与代价的平衡。 3. 内存模型：内存是一维连续的地址空间，分为系统区和用户区。系统区存放操作系统，用户区则负责程序和数据的存储。用户无需关心硬件细节，操作系统负责程序的自动装入和空间管理。 4. 内存管理策略：主要包括连续分配方法，如基本分页和基本分段，以及虚拟存储器技术，如请求分页和请求分段。这些方法涉及页面或段的分配、管理，以及页面置换算法的设计，以应对程序空间大于实际内存的情况。 5. 内存与外存的区别：内存管理仅针对CPU可以直接访问的部分，通常指RAM，而外存（如硬盘）的管理则属于文件管理和设备管理范畴。操作系统根据内存的物理特性，采用不同的管理策略。 6. 存储管理的发展趋势：随着技术进步，内存的发展趋势是向高速、大容量和小型化方向发展，同时强调ROM和RAM的区分，操作系统主要管理RAM内的数据。 通过学习这些内容，学生可以理解存储器管理在计算机系统中的核心作用，掌握各种内存管理技术和策略，以及它们如何影响系统的性能和用户体验。