操作系统存储管理：置换算法与内存管理

本文主要介绍了操作系统中的存储管理，特别是置换算法和内存管理的相关知识点，包括程序的装入、链接、内存分配、地址变换、存储保护以及虚拟存储器。 在存储管理中，置换算法是一个关键部分，它涉及到如何处理内存中的页面调度。缺页次数和置换次数是衡量算法性能的重要指标，缺页率是缺页次数除以页面走向次数，而置换率则是置换次数除以页面走向次数。理解这些术语和计算方法对于优化系统的性能至关重要。 内存管理的主要任务包括内存的分配与回收、地址变换、存储容量的“扩充”以及存储保护。内存管理方式多样，如连续分配、分页存储管理、分段存储管理等。其中，连续分配方式适合单道程序，而分页和分段则更适应多道程序环境，它们通过地址变换机制将逻辑地址转换为物理地址，使得程序能在内存中正确执行。 虚拟存储器是现代操作系统中的一个重要特性，它通过请求分页或分段存储管理方式实现。当物理内存不足时，虚拟存储器将部分程序和数据调入内存，其余部分则保留在外存中，从而“扩充”了内存的容量。页面置换算法是虚拟存储器的核心，常见的算法有最佳置换算法、LRU（最近最少使用）算法、FIFO（先进先出）算法等，每种算法都有其优缺点和适用场景。 在实际操作中，例如Windows的任务管理器，可以直观地展示多线程和进程的运行情况。多线程是现代操作系统的基础，包括用户级线程和内核级线程，它们在单处理机、超线程或多核处理器上运行，提供了并发执行的能力。 学习存储管理还需要掌握存储保护，防止一个进程非法访问其他进程的内存空间，确保系统的稳定性和安全性。此外，了解各种硬件机制，如MMU（内存管理单元）在地址变换和存储保护中的作用，也是深入理解存储管理的关键。 操作系统中的存储管理涵盖了程序装入、链接的多种方式，以及内存和虚拟存储器的管理策略。理解并熟练运用这些知识点对于优化系统性能、保障程序执行的正确性和提高资源利用率具有重要意义。