存储器管理：层次结构与程序装入

"页目录地址-chapter4存储器管理" 在操作系统中，存储器管理是至关重要的一个部分，它涉及到如何有效地使用有限的内存资源，确保程序能够高效地运行。本章主要探讨了存储器的层次结构、程序的装入和链接等主题。 首先，存储器的层次结构是由多种不同速度、容量和价格的存储设备组成，从最快到最慢分别是寄存器、高速缓存(Cache)、主存储器和外存。这种层次结构是为了平衡性能和成本，例如，高速缓存用于减少CPU与主存之间的通信延迟，而磁盘缓存则利用内存的一部分作为临时存储，优化磁盘I/O操作。 主存储器是系统中用于存放程序和数据的主要区域，具有中等速度和中等容量，但其内容是易失的。寄存器位于CPU内部，与CPU紧密配合，提供最快的访问速度。高速缓存Cache，尽管容量小，但速度极快，用于缓解CPU与内存速度不匹配的问题。磁盘缓存则不是物理硬件，而是操作系统管理的一部分，用于提升磁盘数据的读取效率。 在程序的装入和链接过程中，程序首先通过编辑和编译阶段生成源文件和目标模块，然后通过链接器将多个目标模块合并成可执行文件。在这个过程中，符号地址被解析为物理地址。程序的装入分为绝对装入方式和相对装入方式。绝对装入方式在编译时就确定了程序在内存中的位置，适合单道程序环境，但对多道程序系统不灵活。相对装入方式允许程序在内存的任意位置装入，更适用于动态分配内存的环境。 4.2.1程序的装入还提到了动态装入和可重定位装入。动态装入是在程序执行时才装入内存，而可重定位装入则允许程序在内存的任意位置运行，通过地址转换机制解决了程序地址与内存地址的匹配问题。 此外，还有运行时链接和装载时链接。运行时链接在程序运行时解析外部引用，而装载时链接在程序加载到内存时完成所有链接。这种区别主要影响程序的启动时间和内存占用。 在页目录地址的讨论中，涉及到了虚拟地址空间的管理。虚拟地址是程序在执行时使用的地址，由页目录、页表和页位移共同决定。页目录用于索引页表，页表则包含了内存块（也称为页框）的地址，页位移是页内偏移量。二级页表结构用于扩大地址空间，使得更多的虚拟页面可以映射到物理内存。 存储器管理的核心是优化内存的使用，包括合理地组织存储层次、有效地装入和链接程序，并通过虚拟地址映射来管理复杂内存空间。这些知识对于理解和设计操作系统至关重要。