操作系统复习重点：内存管理与地址转换

操作系统是计算机系统的核心组成部分，它管理着系统的硬件资源，包括主存、处理器、磁盘等，同时也负责控制软件进程的执行。复习操作系统相关的知识对于理解计算机系统的工作原理至关重要。 一、主内存的需求 主内存的需求主要包括以下几个方面： 1. 重定位（Relocation）：程序在执行时可能在内存中的位置不确定，需要通过重定位技术将逻辑地址转换为物理地址，以适应内存的动态变化。 2. 保护（Protection）：为了确保系统安全，操作系统需要设置权限，防止进程非法访问其他进程的内存区域。 3. 共享（Sharing）：多个进程可以共享同一块内存，提高资源利用率，例如共享库或全局变量。 4. 逻辑组织（Logical organization）：逻辑组织使程序员能够按照模块化的方式编写程序，系统在运行时解决模块间的引用。 5. 物理组织（Physical organization）：真实的内存布局，考虑到内存的限制和多任务环境，程序员通常不直接管理物理内存。 二、内存管理技术 1. 覆盖（Overlay）：在内存有限的情况下，覆盖技术允许程序的不同部分在需要时才加载到内存，从而节省内存空间。 2. 内部碎片（Internal fragmentation）：固定分区分配方式可能导致内存空间的浪费，即使分区未完全使用。 3. 外部碎片（External fragmentation）：动态分区分配中，多次分配和回收可能导致大量小碎片，影响内存利用率。 三、地址类型 1. 逻辑地址（Logical address）：程序中使用的地址，与实际内存地址无关，需要通过地址转换机制转换。 2. 相对地址（Relative address）：逻辑地址的一种形式，相对于程序起始位置的地址，便于程序移植。 3. 物理地址（Physical address）：实际内存中的地址，CPU直接访问的地址，由逻辑地址经过重定位生成。 四、内存管理策略 1. 分区管理：分为固定分区和动态分区，前者每个分区大小固定，后者根据需求动态调整。 2. 页式存储管理：将内存和进程的地址空间划分为固定大小的页，通过页表进行地址转换。 3. 段式存储管理：基于逻辑结构划分，每个段代表一个程序模块，长度可变，通过段表进行地址转换。 4. 段页式存储管理：结合了页式和段式，每个进程有段表和页表，提供更好的逻辑组织和保护。 以上内容涵盖了操作系统中关于内存管理的基础知识，包括内存需求、内存组织、地址类型以及内存管理策略等，这些都是操作系统设计和实现的关键点。理解这些概念有助于深入掌握操作系统的运作机制。