操作系统存储管理：主存分配与地址重定位

"操作系统原理之第四章 存储管理" 在操作系统中，存储管理是一个至关重要的环节，它专注于主存的高效使用与管理。主存，也就是我们常说的内存，是计算机处理机直接读取指令和数据的地方，是操作系统运行的核心。由于其在计算机系统中的关键地位，操作系统必须对其进行精心且有效的管理，以确保系统的稳定性和性能。 随着多道程序设计技术的发展，存储管理面临着更高的挑战。一方面，需要最大化地利用有限的主存资源，让多个程序能够并行执行；另一方面，要提供用户友好的环境，使得用户可以方便地使用和共享内存空间。因此，存储管理的研究涵盖了多个关键领域： 1. 存储分配：这涉及到如何有效地分配内存空间给各个进程，包括如何记录内存状态，采用何种分配策略，以及如何在进程完成后回收内存。分配策略可能包括首次适应、最佳适应、最差适应等，这些算法的目标是优化内存的利用率。 2. 地址再定位：这是将进程的逻辑地址转换为实际物理地址的过程。地址再定位机构通常包括静态和动态两种方式，以适应不同情况下的需求。地址映射是实现这一转换的关键，确保进程在内存中的正确执行。 3. 存储保护：为了防止进程间的相互干扰和错误扩散，存储保护机制是必要的。硬件通常会提供一些保护功能，比如内存段保护，而软件则通过设置权限和访问控制来辅助实现这一目标。 4. 存储扩充：面对有限的主存和用户对大地址空间的需求，虚拟存储技术应运而生。虚拟存储器通过页面调度算法（如LRU、LFU等）实现了主存和辅助存储的结合，使得进程可以使用超出主存容量的地址空间，同时保证了主存的高效利用。 除了以上的基本概念，存储管理还包括了内存碎片问题的处理，如内部碎片和外部碎片，以及如何通过紧凑操作减少碎片。此外，还有多级页表、快表等技术用于优化地址映射和提高访问效率。操作系统通过这些复杂的机制，确保了内存资源的合理分配和高效使用，从而提升整个系统的运行效率。