存储器管理：地址映射与内存优化

"本章内容主要涉及存储器管理，包括内存分配与回收、提高内存利用率、地址映射、主存容量逻辑扩充以及存储保护。其中，地址映射是将用户作业使用的逻辑地址转换为实际内存中的物理地址，以实现作业在主存中的正确执行。此外，还介绍了直接指定方式的内存分配，这种方式要求程序员或编译器使用实际存储地址，而存储器的可用容量是固定且可知的。存储器分配分为静态分配和动态分配两种方式，静态分配在程序装入时一次性分配所有空间，而动态分配则在运行过程中根据需要分配和回收内存。" 在操作系统中，地址映射是一个关键的概念，它允许程序在逻辑地址空间中运行，而实际被加载到物理内存的不同位置。每个作业都有一个段表，每个段又对应一个页表，这样的层次结构使得操作系统可以灵活地管理和调度内存资源。当程序执行时，处理器会使用这些表将逻辑地址转换为物理地址，使得程序能够正确执行。 内存的分配和回收是存储管理的基础任务。操作系统需要跟踪内存的使用状态，确保在适当的时间分配和释放内存空间，同时防止不同作业之间的相互干扰。这通常涉及到内存记录表的更新，以便系统知道哪些区域已经分配，哪些是空闲的。 为了提高内存利用率，操作系统采用各种策略，如分页、分段、虚拟内存等技术。分页和分段允许内存被切割成小块来分配，使得多个作业可以共享物理内存，避免浪费。虚拟内存则是通过在硬盘上创建一个假想的内存空间，使得程序可以访问比实际物理内存更大的地址空间。 “扩充”主存容量实际上是指逻辑内存的扩展，这是一种通过软件技术（如页替换算法）来模拟更大的内存空间的方法。即使物理内存有限，用户仍能感受到拥有更大内存的效果。这种方式通常依赖于页表和换页机制，当需要的页面不在物理内存中时，系统会将当前不常使用的页面换出到磁盘，腾出空间加载新的页面。 存储保护是确保每个作业只能在其分配的内存区域内运行，防止因错误或恶意行为导致的数据破坏或越界访问。操作系统通常通过设置内存保护位或使用其他硬件支持来实现这一功能。 最后，存储器分配的方式有两种主要类型：静态分配和动态分配。静态分配在程序装入时即分配所有所需内存，适用于内存需求固定的程序，但可能导致内存浪费。动态分配则在运行时根据程序的实际需求分配内存，更灵活但需要额外的内存管理开销。 操作系统中的存储器管理是一个复杂而关键的领域，它涉及内存的高效使用、地址转换、容量扩展和安全保护等多个方面。理解和掌握这些知识点对于理解操作系统的工作原理和优化系统性能至关重要。