操作系统内存淘汰策略与进程管理详解

本资源主要探讨了操作系统原理中的淘汰策略，涉及物理页分配算法和置换算法。淘汰策略是内存管理的关键部分，当系统需要为新的进程分配空间而内存已满时，需要通过某种策略决定淘汰哪个页面以腾出空间。置换算法就是这些策略的具体实现，它决定了在内存满载时如何选择最不重要的页面进行替换。 物理页分配算法关注内存的物理空间划分，确保每个进程得到有效的内存块。常见的分配策略有首次适应、最佳适应、最坏适应和循环适应等，它们各有优缺点，根据不同的系统需求和性能优化目标来选择合适的算法。 置换算法则是当新页面到达时，选择哪个已存在的页面被替换出去。例如，简单淘汰（LRU，Least Recently Used）算法根据页面最近被访问的时间来决定，最长时间未使用的页面会被淘汰；先进先出（FIFO）则按照页面进入内存的顺序进行替换。复杂的算法如局部淘汰策略（LFU，Least Frequently Used）和全局淘汰策略会结合历史访问频率和全局状态来决策。 "颠簸"和"抖动"是淘汰策略可能带来的问题，前者指频繁的内存交换导致系统性能下降，后者是指由于连续淘汰活跃的页面而导致的系统响应延迟。为了减少这些问题，现代操作系统通常采用更智能的算法和数据结构，如使用页表和页替换队列，以及缓存淘汰策略，以提高内存管理的效率和稳定性。 此外，资源还提到了操作系统的历史发展，包括从早期的批处理系统，如单道和多道批处理，到后来的分时系统、实时系统和个人计算机系统，再到多处理机和分布式系统，以及无操作系统的计算机阶段。这些历史变迁反映了操作系统功能的逐步增强和适应性改进。 在整个课程中，学生将学习到计算机硬件的发展对操作系统设计的影响，理解存储程序式计算机模型的工作原理，以及操作系统在现代计算机体系结构中的核心作用。通过理论讲解和实验，学生可以掌握进程管理和存储器管理的基本原理，包括内存分配、内存保护和虚拟内存等关键概念。