页式存储管理详解：从基本原理到优化技术

"操作系统课件包含了关于存储管理的详细内容，着重讲解了程序的装入、链接以及多种存储管理方式，如连续分配、段式、页式和段页式存储管理。此外，还介绍了离散分配方式的引入，主要是为了解决连续分配产生的内存碎片问题。其中，分页和分段存储管理方式是重要的主题，它们分别满足了存储管理和用户编程的需求。分页存储管理通过逻辑地址空间的分页和内存空间的分块实现地址映射，每个进程有自己的页表，并可能利用空闲块表进行内存分配。页表的大小由页面大小决定，页面大小的选择需要平衡内存碎片和页表占用的空间。逻辑地址由页号和页内位移组成，地址变换机构用于将逻辑地址转换为物理地址。为了提高效率，引入了快表（高速缓存）来加速页表的查找。对于大型地址空间，如32位或64位系统，可能需要采用两级或多级页表来解决页表占用过多内存的问题，如SUN SPARC的三级页表和Motorola 68032的四级页表设计。" 在操作系统中，存储管理是核心功能之一，它确保有效地使用内存资源，避免浪费并提供高效的数据访问机制。本课件详细讨论了程序装入和链接过程，这是程序执行前的关键步骤。接着，介绍了连续分配方式，虽然简单但易产生内存碎片。为了解决这个问题，引入了离散分配方式，包括分页和分段存储管理。 分页存储管理将进程的逻辑地址空间划分为固定大小的页，而内存空间划分为相同大小的物理块。每个进程都有一个页表，用于存储页号到物理块号的映射。页面大小的选择直接影响到内存碎片和页表的长度，通常在512字节到4MB之间。逻辑地址由页号和页内位移两部分构成，地址变换机构负责将逻辑地址转换为内存中的物理地址。 为了加快地址转换速度，使用了快表技术，它是一个小容量、高访问速度的缓存，可以快速查找页表项。然而，对于拥有大量页表项的大地址空间系统，单级页表可能会占用过多内存，因此采用两级或多级页表设计，如SUN SPARC的三级页表和Motorola 68032的四级页表，来分散页表项，降低内存占用。 这些内容详细阐述了操作系统如何管理内存，优化进程的存储布局，提高内存利用率和程序执行效率，是理解和学习操作系统课程的关键知识点。