存储器管理：页面调入过程与多级存储器结构

"本章主要介绍了存储器管理的相关知识，包括存储器的层次结构、程序的装入和链接、各种存储管理方式以及虚拟存储器。其中，页面调入过程是核心内容之一，涉及到分页存储管理和请求分页存储管理方式。在页面调入过程中，当访问的页面不在内存时，会发生缺页中断，系统会保存现场信息，然后通过页表找到该页在外存的地址。如果内存未满，直接调入缺页并更新页表；否则，需要进行页面置换，将某一页换出内存，将缺页调入，并相应地更新数据结构。此外，章节还提到了连续分配方式、分页和分段存储管理、页面置换算法以及请求分段存储管理方式。存储器层次结构包括CPU寄存器、主存储器、辅助存储器，每一层都有其特定的角色和性能特征。高速缓存作为中间层，能显著提升程序执行效率，而磁盘缓存则用于缓解磁盘I/O速度慢的问题。程序的装入和链接过程包括编译、链接和装入三个阶段，装入方式有绝对装入、可重定位装入和运行时装入。" 本章详细探讨了存储器管理的关键概念和技术。首先，存储器的层次结构由寄存器、主存储器和辅助存储器组成，每一层存储介质的访问速度、价格和容量都不同，寄存器和高速缓存用于提高访问速度，而磁盘缓存则用于优化磁盘I/O。高速缓存采用最近最常使用（LRU）等策略，减少对较慢主存的访问。程序的装入和链接包括编译目标模块、链接库函数和最终装入内存运行，装入方式根据实际需求选择。 在分页存储管理中，每个进程的地址空间被划分为固定大小的页，物理内存也被分割成相同大小的页框。当访问的页面不在内存时，触发缺页中断，操作系统负责将缺失页面从外存调入内存。请求分页存储管理进一步引入了虚拟内存概念，允许程序超过实际物理内存的大小，通过页面置换算法（如最佳置换、LRU、FIFO等）决定何时和哪个页面换出。 分段存储管理则是按照逻辑结构划分内存，每个段代表程序的一个逻辑单元，如代码、数据或堆栈。请求分段存储管理结合了分段和虚拟存储技术，提供更灵活的地址空间组织。 页面置换算法是虚拟存储器的重要组成部分，它们决定在内存满载时如何选择调出的页面，以腾出空间加载新页面。例如，最佳置换算法总是选择未来最晚使用的页面进行换出，但在实际中由于无法预知未来，通常使用LRU或FIFO等近似策略。 本章内容涵盖了存储管理的多个方面，包括硬件和软件层面的解决方案，这些机制对于现代操作系统高效管理内存和提升系统性能至关重要。