优化存储管理：OPT算法与页面置换策略

本章内容主要探讨的是计算机存储器管理中的关键概念和技术，特别是围绕最佳置换算法（OPT）以及与之相关的页面置换策略。最佳置换算法是一种理想化的内存管理策略，它假设系统为某个进程分配了3个物理块，进程的页面走向被模拟为一系列请求。在这个过程中，系统根据当前的页面使用情况选择最不可能再次使用的页面进行置换，从而达到优化内存使用的目的。 章节开始介绍了存储器的层次结构，包括CPU寄存器、主存储器（如RAM）和辅存（如硬盘）。这些层次结构设计旨在提供不同速度和容量的存储空间，满足程序执行的不同需求。寄存器和主存储器作为可执行存储器，提供快速访问，而辅存则通过操作系统进行统一管理，确保数据的持久性和共享。 在程序的装入和链接方面，讲述了如何将用户源代码转换为可执行文件的过程，涉及编译、链接和装入三个步骤。装入方式分为绝对装入、可重定位装入和运行时装入，每种方式都有其适用场景和特点。 在实际的内存管理中，如分页存储和分段存储，是核心内容。分页存储通过将程序划分为固定大小的页面，每个页面对应物理内存的一个区域，而最佳置换算法在此背景下显得尤为重要。它计算每次缺页时的代价，选择置换成本最低的页面，尽管在给定的例子中，9次缺页导致45%的缺页率，但这是衡量算法效率的一个指标。 请求分页和请求分段存储管理方式则是虚拟存储器的基础，它们利用虚拟地址空间扩展了可用内存，使得进程可以运行超出物理内存容量的程序。虚拟存储器通过页表管理和页面置换来实现在逻辑上连续的地址映射到物理上的非连续内存。 此外，高效的页面置换算法，如最佳置换算法，需要考虑的因素包括最近最少使用（LRU）、先进先出（FIFO）等策略，它们在实际应用中各有优缺点，需要根据具体场景权衡性能和内存利用率。 本章内容深入浅出地讲解了存储器管理的核心原理和技术，包括存储层次结构、程序的编译链接过程、内存分配策略以及各种页面置换算法，为理解现代操作系统和虚拟内存技术提供了坚实的基础。