存储管理

基本概念

存储器的层次结构

地址

• 逻辑地址（虚拟地址、相对地址）：程序员使用的地址只是用符号命名的一个地址，称为符号名地址，这个地址并不是主存中真实存在的地址
• 物理地址（绝对地址）：是主存中真实存在的地址。

地址重定向

定义

• 程序未运行时，存储在外存，运行时，需要装载到内存中。
• 把程序中的指令和数据的逻辑地址转换为对应的物理地址，这个转换的过程称为地址重定位。

静态重定位：在程序装入主存时已经完成了逻辑地址到物理地址的变化，在程序的执行期间不会再发生变化。

动态重定位：在程序运行期间完成逻辑地址到物理地址的变换

分区存储管理

分区存储管理：把主存划分成若干个区域，每个区域分配给一个作业使用。这就是分区存储管理方式

• 固定分区：系统生成时已经分好区。
• 可变分区：是一种动态分区方式，存储空间的划分是在作业装入时进行的，故分区的个数是可变的，分区的大小刚好等于作业的大小。
• 可重定位分区：分配好的区域可以移动。

分页存储管理

分页原理

• 页：将进程地址空间划分为若干个大小相等的区域
• 块（页框）：将主存的空间也划分成与页相同大小的若干个物理块
• 在为进程分配主存时，将进程中若干页分别装入多个不相邻接（离散）的块中。

地址结构：页号 | 页内地址

页表

系统为每个进程建立了一张页面映射表，保证在主存中找到进程要访问的页面所对应的物理块

地址变换过程

分段存储管理

分段原理

将用户程序或作业的地址空间按内容划分为段

• 比如主程序一段，子程序一段，数据专门放一段，每个段的长度是不等的，但是每个段占用一个连续的分区。

地址结构：段号 | 段内地址

段表

进程中的各个段可以离散地分配到主存的不同分区中。在系统中为每个进程建立一张段映射表，简称为“段表”。

地址变换过程

段页式存储管理

段页式原理

• 先将整个主存划分成大小相等的存储块
• 将用户程序按程序的逻辑关系先分为若干个段，然后再将段划分成页

地址：段号 | 页号 | 页内地址

段页式存储管理同时拥有段表和页表

地址变换过程

虚拟存储管理

时间局限性

程序中的某条指令一旦执行，则不久的将来很有可能再次被访问；某个存储单元如果被访问，不久的将来它很可能再次被访问。

空间局限性

一旦程序访问了某个存储单元，则不久的将来，其附近的存储单元也最有可能被访问。

如果我们运行程序的时候，允许将作业的一部分装入主存即可运行程序，而其余部分可以暂时留在磁盘上，等需要的时候再装入主存。这样一来，一个小的主存空间就可以运行比它大的一个作业。从用户角度看，系统具有的主存容量比实际的主存容量要大得多，称为虚拟存储器。

页面置换算法

• 最佳置换算法：选择那些是永不使用的，或者是在最长时间内不再被访问的页面置换出去。
• 先进先出置换算法(FIFO)：优先淘汰内存中停留时间最长的页面
• 最近最少未使用算法(LRU)：优先淘汰最近这段时间用得最少的页面
• 最近未用置换算法(NUR)：优先淘汰最近一段时间未引用过的页面