操作系统存储管理：覆盖与交换技术解析

"该文件是关于操作系统知识点的介绍，涵盖了存储层次结构、连续空间分配、覆盖技术、交换机制等内容。" 操作系统是计算机系统的核心，它管理并协调计算机硬件和软件资源，提供服务供用户和应用程序使用。在操作系统中，存储管理是非常关键的一环，它涉及如何有效地利用有限的内存资源。 存储层次结构是现代计算机系统内存组织的基础，它包括高速缓存(Cache)、主存(RAM)和辅助存储器(HDD/SSD)等不同级别的存储设备。存储层次结构的目标是通过近似数据访问时间来提高整体性能，其中高速缓存提供最快但最昂贵的存储，而辅助存储器提供最大但最慢的存储。 连续空间分配是早期操作系统中常见的内存管理方式。主要有单道连续分配，即内存中任何时候只有一道作业，作业的代码和数据被连续地存储。这种分配方式简单易懂，但空间利用率低，容易造成内存碎片。为了防止程序越界，操作系统会设置界地址寄存器进行越界检查，一旦检测到越界访问，就会终止程序的执行。 覆盖技术是为了解决内存大小小于作业程序空间的问题。它将用户程序分为固定区和覆盖区，主程序放在固定区，子程序按需加载到覆盖区，通过覆盖系统调用进行管理。然而，这种方式对用户不透明，需要程序员预先设计覆盖结构，增加了编程复杂性。 交换技术，又称Swapping，是在多道程序环境下，当内存资源紧张时，操作系统将当前不需要执行的进程或作业从主存换出到辅助存储器，将即将执行的进程移入主存。这种方式动态调整内存使用，但交换过程需要一定时间，特别是在低速的辅助存储器上，可能导致系统响应时间变长。交换时机通常选择在进程进行I/O操作或等待CPU时，以减少性能影响。 多道固定分区分配是另一种内存管理策略，将用户空间划分为多个固定大小的区域，每个作业被分配到一个连续的分区。这种方法可以避免覆盖技术的复杂性，但可能会导致内部碎片，即部分内存无法被充分利用。 以上内容概述了操作系统中的关键知识点，包括存储管理的各个方面，这些概念对于理解和设计操作系统至关重要。通过深入理解这些原理，可以优化系统的资源利用率，提升系统性能。