操作系统中的存储管理

"静态存储分配：在程序装入时就一次性完成分配，且在程序运行过程中，内存空间固定不变。这种分配方式主要用于早期批处理系统，优点是内存布局简单，缺点是内存利用率低，因为一旦分配，即使部分区域未被使用，也无法再分配给其他作业。 （2）动态存储分配：在程序运行过程中根据需要随时进行分配和回收，可以更有效地利用内存资源。动态分配包括首次适配、最佳适配、最差适配等策略。动态内存分配在现代操作系统中更为常见，它允许程序在运行时灵活调整内存需求。 11 5.2实存管理 实存管理，也称为物理内存管理，直接操作硬件内存。它的主要任务是： （1）内存空间的划分：将内存划分为多个区域，如代码区、数据区、堆区和栈区，每个区域有不同的功能和访问规则。 （2）内存保护：防止一个程序修改另一个程序的数据，或者破坏操作系统自身的数据，通过设置内存保护机制来实现。 （3）地址映射：将程序的逻辑地址转换为内存中的物理地址，使得程序可以在任何位置启动。 12 5.3虚存管理 虚存管理引入了虚拟内存的概念，允许程序使用超过实际物理内存大小的地址空间。它通过以下方式实现： （1）分页和分段：将内存和地址空间划分为固定大小的页或可变大小的段，便于管理和交换。 （2）页面替换算法：当物理内存不足时，将不常用的数据换出到辅助存储器，腾出空间给更重要的数据。 （3）对换：整个进程或部分进程在需要时从磁盘加载到内存，不需要时换出到磁盘，以实现进程的并发执行。 13 5.4碎片与抖动问题 碎片是指内存中存在大量小的空闲区域，无法满足大作业的需求，导致内存利用率下降。内部碎片是指分配给程序的内存小于实际需要，而外部碎片则是空闲内存不足以形成连续的大块。解决碎片的方法通常包括紧凑技术、预分配等。 抖动（Thrashing）是指系统频繁地换入换出进程，导致大部分时间花在I/O操作上，而不是CPU执行。当系统中的换入换出过于频繁时，性能会急剧下降。为了避免抖动，操作系统通常会设置换页阈值，当达到阈值时，会主动释放一些内存，避免过多进程同时在内存中。 14 总结 存储管理是操作系统的核心组成部分，它负责内存资源的有效分配、保护、地址转换和优化。理解存储管理的原理和机制对于设计和优化操作系统至关重要。随着技术的发展，存储管理技术也在不断演进，以应对不断增长的内存需求和复杂的应用场景。通过有效的存储管理，不仅可以提高系统的运行效率，还能提供更好的用户体验。"