"本资源主要介绍了操作系统中的存储器管理机制,包括程序的装入和链接、连续分配方式、分页和分段存储管理、虚拟存储器以及请求分页和分段存储管理方式等内容。"
在操作系统中,存储器管理机制是确保程序高效、安全运行的关键部分。它涉及到从源代码到程序执行的全过程,包括地址空间的概念、程序的链接与装入、以及不同的内存分配策略。
1. **程序的装入和链接**:程序从源代码经过编译生成目标模块,然后通过链接器将它们与库函数组合成一个可执行的装入模块。装入过程是将这个模块加载到内存中准备执行。装入有静态链接、装入时动态链接和运行时动态链接三种方式,分别适用于不同场景,如程序更新、内存节约等。
2. **地址空间的概念**:地址空间分为逻辑地址空间和物理地址空间。逻辑地址是程序执行时使用的相对地址,而物理地址则是内存中实际的内存单元地址。在装入过程中,需要进行地址转换,以确保程序能正确执行。
3. **连续分配方式**:这是早期操作系统中的一种简单内存分配方法,包括单用户单任务下的绝对装入和可重定位装入。绝对装入直接将程序加载到固定的内存位置,而可重定位装入允许程序在装入时或运行时进行地址调整,以适应内存需求。
4. **分页存储管理方式**:为了更有效地管理和利用内存,引入了分页机制。分页将内存分割成固定大小的页,同时将程序分割成同样大小的页框。这种方式提高了内存利用率,减少了外零头,但也带来了页表管理和缺页异常的问题。
5. **分段存储管理方式**:与分页不同,分段基于程序逻辑结构,将程序划分为多个段,每个段有自己的名字和长度。这种方式有利于代码的组织和共享,但可能导致内存碎片。
6. **虚拟存储器**:虚拟存储器是一种内存扩展技术,它允许程序使用比实际物理内存更大的地址空间。通过页面替换算法,将不常用的部分暂时换出到硬盘上的交换区,当需要时再换入内存,实现了"内存"的按需分配。
7. **请求分页和分段存储管理方式**:在虚拟存储器的基础上,引入了请求分页和请求分段,只有在程序真正需要时才将相应的段或页调入内存,提高了内存利用率并减少了页面置换次数。
8. **页面置换算法**:是虚拟存储器管理的重要组成部分,常见的有最佳置换算法(OPT)、最近最久未使用算法(LRU)、先进先出算法(FIFO)等。这些算法旨在选择最优或次优的页面进行替换,以减少缺页率。
操作系统存储器管理机制是通过一系列复杂的操作来优化内存使用,提高程序执行效率,并确保系统的稳定性和安全性。理解这些机制对于操作系统的设计、分析和优化至关重要。