操作系统存储器管理：从装入链接到虚拟存储

"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。