操作系统存储管理：分页分段与虚拟内存

"计算机操作系统第三版第四章存储管理课件" 在计算机操作系统中，存储管理是至关重要的一个部分，它负责有效地管理和分配内存资源，确保多道程序的顺利执行。本章主要涵盖以下几个核心知识点： 1. **程序的装入和链接**： - 编译过程将用户源代码转化为一系列的目标模块。 - 链接阶段将这些目标模块与所需的库函数合并成一个完整的装入模块。 - 装入阶段，装入程序将这个装入模块加载到内存中供执行。装入方式有绝对装入、可重定位装入和动态运行时装入。 2. **连续分配存储管理方式**： - 在这种管理方式下，操作系统将内存空间连续分配给每个程序，包括单用户单任务系统中的固定分区分配和多用户多任务系统中的动态分区分配。 3. **基本分页存储管理方式**： - 分页是将内存分割成固定大小的页框，程序被分割成同样大小的页，页和页框通过页表进行映射，实现逻辑地址到物理地址的转换。 - 这种方式提高了内存的利用率，减少了内部碎片。 4. **基本分段存储管理方式**： - 与分页类似，但分段更注重逻辑结构，每个段代表程序的一个逻辑部分，如数据段、代码段等。段的长度可以不同，增加了地址空间的灵活性。 5. **虚拟存储器的基本概念**： - 虚拟存储器是物理内存与磁盘空间的结合，允许程序比实际内存大，通过页面调度策略在需要时将部分程序从磁盘调入内存。 - 它提供了一种“大内存”的错觉，使得更多程序可以并发执行。 6. **请求分页存储管理方式**： - 当程序执行时，只有当前需要的部分页面被加载到内存，其他页面在需要时通过请求调页机制从磁盘读入。 - 这样可以减少对内存的需求，同时解决了外部碎片问题。 7. **页面置换算法**： - 包括FIFO（先进先出）、LRU（最近最少使用）、LFU（最不经常使用）等，用于决定当内存满时哪个页面应该被替换回磁盘。 8. **请求分段存储管理方式**： - 类似于请求分页，但以段为单位进行调入和调出，更适应于模块化编程的需求。 9. **UNIX系统中存储器管理**： - UNIX操作系统使用了上述的一些存储管理技术，如分页和虚拟存储，以提供高效的内存使用和程序执行环境。 存储器的层次结构由快到慢依次是CPU寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘缓存、磁盘和可移动存储介质，这种结构旨在平衡速度、容量和成本。地址映射（地址转换）是连接逻辑地址和物理地址的关键，确保程序在内存中的正确执行。 在实际操作中，理解并掌握这些存储管理方式及其原理对于系统设计、优化和故障排查至关重要。学生可以通过本课件深入学习，并通过完成作业来巩固理解。