赵俊峰教授详解Linux操作系统存储管理与发展趋势

本课件主要聚焦于Linux操作系统中的存储管理，由赵俊峰老师授课。存储管理是操作系统的核心组成部分，它涉及如何有效地组织和管理计算机的主存储器，包括内存、高速缓存、磁盘等多层次的存储体系。存储管理的重要性在于确保程序和数据的正常运行，其优劣直接决定了系统的性能。 课程内容首先介绍了存储体系，涵盖了存储器层次结构，如高速缓存（快速但容量有限）、内存（中等速度和容量，易变性）、外存（如磁盘，速度慢但容量大且持久）。存储器的发展趋势体现在速度提升、容量增大和体积缩小上。内存技术的演变，如DRAM、SDRAM、DDR等，反映了这一发展趋势。 存储管理的任务主要包括：主存储空间的分配和回收，通过地址转换实现程序的逻辑地址到物理地址的映射，以确保正确访问内存；存储保护功能，防止不同进程间的数据干扰；共享内存资源，提高存储效率；以及处理内存不足时的存储扩展，例如通过虚拟存储技术实现内存的动态扩展和交换。 课件中还提到了几个历史上的里程碑事件，如帕金森定律揭示了程序增长速度远超存储器容量的现象，冯诺依曼的预测与现实中的计算机性能差距，以及关于内存容量的预测，这些都反映出技术的不断发展和变化。 存储管理系统根据是否需要进行进程在内存和外存之间的交换，可以分为两种类型：一种是支持虚拟内存的，当内存不足时进行动态管理；另一种则是无须频繁交换的系统，比如纯内存型系统。存储管理器作为操作系统的关键组件，负责维护存储器的使用状态，分配和回收存储空间，并管理内存和外存之间的交换操作。 这门课件深入剖析了存储管理的基础理论、实践应用以及技术变迁，对于理解现代操作系统如何高效利用有限的硬件资源，优化系统性能具有重要意义。