操作系统存储管理详解：内存分配与置换算法

"该资源主要聚焦于计算机操作系统的第四章内容，主要涵盖存储器管理，特别是内存管理和虚拟内存的相关知识，适用于考研复习。本章详细讲解了内存管理的基础概念，如程序装入与链接、逻辑地址与物理地址空间、内存保护，以及多种内存分配和管理策略。此外，还涉及了页面置换算法和请求分页、分段存储管理方式。" 在计算机操作系统中，第四章存储器管理是一个核心部分，主要分为以下几个关键知识点： 1. 存储器的层次结构：现代计算机通常具有多级存储器体系，包括CPU寄存器、高速缓存、主存、磁盘缓存、磁盘和可移动存储介质。这种层次结构旨在平衡性能与成本。 2. 程序的装入和链接：程序装入有绝对装入、可重定位装入和动态运行时装入三种方式；而链接则分为静态链接、装入时动态链接和运行时动态链接，每种方式各有其适用场景和优缺点。 3. 连续分配方式：包括单一连续分配（整个内存给一个进程）、固定分区分配（预先划分内存空间）和动态分区分配（根据需要分配）。动态分区分配中，首次适应、循环首次适应、最佳适应、最差适应和快速适应算法用于决定如何有效分配内存，以减少碎片并优化内存利用率。 4. 非连续分配管理方式：主要包括分页管理、分段管理以及段页式管理。这些方式通过将进程划分为逻辑单元，使得内存分配更灵活，但同时也引入了地址映射和页表等概念。 5. 虚拟内存：虚拟内存提供了一种超越物理内存限制的机制，通过请求分页和请求分段管理，使得进程可以跨越主存和辅存执行。其中，页面置换算法是关键，如OPT、FIFO、LRU和CLOCK算法，用于决定何时将页面从内存移出并替换，以解决内存不足的问题。 6. 页面置换算法：这些算法的目标是优化缺页率，避免或减少抖动现象。页面分配策略如最佳适应和最差适应旨在选择合适的页面进行替换，防止频繁的页面交换导致性能下降。 7. 工作集和程序局部性原理：理解这两个概念有助于设计更有效的页面替换策略，因为它们揭示了程序在时间上倾向于重复访问某些内存区域的特性。 通过深入学习这部分内容，考生将能够理解和分析各种内存管理策略的优缺点，以及如何在实际操作系统中应用这些知识。这些知识对于理解操作系统如何高效地管理和调度内存资源至关重要，也是操作系统考研的重点内容。