操作系统存储器管理：内存分配与回收

"本章介绍了操作系统中存储器管理的基本思想和关键概念，特别是关于内存的分配与回收、提高内存利用率、地址映射、虚拟内存以及存储保护。内容涵盖了第4章存储器管理的多个方面，旨在让学生理解如何有效地管理和利用有限的内存资源，确保多任务并行执行时的效率和安全性。" 在操作系统中，存储器管理是一个至关重要的部分，它涉及到如何高效地分配和回收内存空间，以及如何处理不同作业之间的地址映射和存储保护。在标题和描述中提到的基本思想主要体现在以下几个方面： 1. **分页与分段管理**：操作系统借鉴了分页管理策略，将内存划分为固定大小的块，称为页。同时，用户作业被分段，每段内部的地址是从0开始的连续地址。进一步，每段还可以被细分为与内存页大小相同的块。这样做的好处是可以灵活地将段的信息按照页分散到内存的不同位置，而无需连续的内存空间。 2. **内存分配与回收**：内存管理的主要任务之一是根据用户需求分配内存，并在作业完成时回收空间。这包括记录内存的使用状态，如已分配和未分配的区域，以及在需要时进行分配和回收操作。 3. **提高内存利用率**：操作系统通过各种策略，如最佳适配、最差适配和首次适配等，来提高内存的整体利用率，避免内存碎片，使得有限的内存资源能被更有效地使用。 4. **地址映射**：由于用户程序使用的逻辑地址和实际内存地址不一致，需要有一种机制将逻辑地址转换为实际地址，这就是地址映射。它使得程序可以在不关心其实际内存位置的情况下运行。 5. **虚拟内存（“扩充”主存容量）**：虚拟内存技术不是物理上增加内存，而是通过软件手段提供给用户一个比实际内存容量大的感知，允许程序使用超过物理内存大小的地址空间。当实际内存不足时，通过页面交换将部分内存内容移出到磁盘上的交换区，从而腾出空间给其他进程。 6. **存储保护**：为了防止不同作业之间相互干扰，存储保护机制确保每个作业只在其分配的存储区域内运行。这样可以避免数据破坏和其他安全问题。 7. **存储器分配方式**：存储器分配包括静态分配和动态分配。静态分配在程序装入时一次性分配所有所需内存，不支持动态增长，如果内存不足则无法装入。而动态分配则允许程序在运行过程中按需分配和释放内存，提供了更大的灵活性。 操作系统中的存储器管理是一个复杂而关键的领域，它通过各种策略和技术保证了系统的稳定性和性能，同时也为用户提供了一个高效且安全的执行环境。学习和理解这些概念对于理解和设计现代操作系统至关重要。