理解分页式存储管理：动态重定位与页表设计

分页式存储管理是操作系统中一种常见的内存管理策略，它将程序划分为多个固定大小的页面（通常称为页或页帧），而不是连续的内存区域。在给定的课件中，主要探讨了以下关键知识点： 1. **页面与页框关联**: 作业的页面与物理内存的页框通过页表进行映射。页表是一个系统级的数据结构，包含了每个页面的逻辑地址以及其在主存中的对应物理页框地址。每当程序试图访问一个页面时，操作系统会根据页表查找该页面的物理位置。 2. **逻辑地址到物理地址转换**: 为了支持程序的运行，操作系统需要将程序的逻辑地址（通常包含页号和页内偏移量）转换为物理地址。这个过程在执行指令时由处理器完成，它首先读取重定位寄存器（如页表基址寄存器PTBR），获取页表的地址，然后根据页号在页表中找到对应的页框地址，结合页内偏移量生成最终的物理地址。 3. **动态重定位技术**: 通过动态重定位，操作系统可以在程序运行过程中动态地更新页表信息，即使程序在内存中的实际位置发生改变也不影响其正常执行。重定位寄存器用于存储当前正在处理的页面的页表索引，使得每次对逻辑地址的访问都能通过页表找到正确的物理地址。 4. **系统效率与资源管理**: 操作系统的目标之一是提高系统效率，包括减少内存碎片、优化内存分配和回收、以及通过页表管理和内存保护来确保程序的正确执行。分页式存储管理有助于实现这些目标，同时提供了对内存资源的抽象，使用户无需关心底层物理内存布局。 5. **课程背景**: 本课程由朱长征老师教授，针对计算机信息安全系学生，强调其作为核心基础课程的重要性，并且是升学考试的重点。课程内容涵盖操作系统的基本概念、形成与发展、服务和接口、体系结构等，并推荐了一些参考教材。 6. **计算机系统层次结构**: 课程讲解了计算机系统的层次结构，包括硬件层、操作系统层、系统程序层和应用层，以帮助学生理解操作系统的地位和作用，即作为硬件和应用之间的桥梁，以及资源的管理者。 分页式存储管理是课程的核心内容，着重于理解逻辑地址如何通过页表转化为物理地址，以及如何利用动态重定位技术确保程序的正确执行。同时，课程还涉及到了操作系统在整个计算机系统中的角色和操作系统管理的系统资源。