操作系统课堂笔记(5)存储管理

1、存储管理使用的基本概念

逻辑地址与物理地址

在具有地址变换机构的计算机中，允许程序中编排的地址和信息实际存放在内存中的地址有所不同。前者叫逻辑（相对）地址，后者叫物理（绝对）地址。

重定位：将逻辑地址转换为物理地址。

虚拟存储管理

虚存是由操作系统调度，采用内外存的交换技术，各道程序在必需使用时调入内存，不用的调出内存，这样好象内存容量不受限制。

虚存的特点：

（1）虚存容量不是无限的，极端情况受内存和外存可利用的总容量限制；

（2）虚存容量还受计算机总线地址结构限制；

（3）速度和容量的“时空”矛盾，虛存量的“扩大”是以牺牲CPU工作时间以及内外存交换时间为代价的。

存储管理的目的及功能

目的是方便用户，提高内存资源的利用率，实现内存共享。

功能主要有内存的分配和管理、内存的扩充技术、内存保护技术

2、分区分配存储管理

分为固定分区、可变分区、可重定位分区、多重分区。

内存“扩充”技术：

交换：由操作系统做，用户不知道。

覆盖：由用户控制，操作系统提供覆盖机制。

内存保护技术：

--保护系统工作区和用户作业区，特别是如何防止系统区被破坏。方法有存储保护键、界限寄存器

3、请求页式存储管理

（1）页式存储管理实现原理

基于程序在运行时不需要一开始都装入内存（局部性原理），更不应该把最近较长一段时间内不用的程序装入内存。

（2）页表的作用是将逻辑页号转换为物理块号。

（3）页面淘汰算法

先进先出算法(FIFO)、循环检测法、最近最少使用页面先淘汰（LRU）、最不经常使用的页面先淘汰（LFU）、最近没有使用页面先淘汰（NUR）、最优淘汰算法（OPT）等。

（4）页式存储管理的优、缺点

优点：

虛存量大，适合多道程序运行，用户不必担心内存不够的调度操作；

内存利用率高，不常用的页面尽量不留在内存；

不要求作业连续存放，有效地解决了“碎片”问题。与分区式相比，不需移动作业；与多重分区比，无零星碎片产生。

缺点：

要处理页面中断、缺页中断处理等，系统开销较大；

有可能产生“抖动”；

地址变换机构复杂，为提高速度采用硬件实现，增加了机器成本。

4、段式、段页式存储管理

段式、页式存储管理的对比。

段页式存储管理特点：

每一段分若干页，再按页式管理，页间不要求连续；

用分段方法分配管理作业，用分页方法分配管理内存；

兼有段式和页式管理的优点，系统复杂和开销增大，一般在大型机器上才使用。