作業系統課堂筆記(5)儲存管理

1、儲存管理使用的基本概念

邏輯地址與物理地址

在具有地址變換機構的電腦中，允許程式中編排的地址和資訊實際存放在記憶體中的地址有所不同。前者叫邏輯（相對）地址，後者叫物理（絕對）地址。

重定位：將邏輯地址轉換為物理地址。

虛擬儲存管理

虛存是由作業系統調度，採用內外存的交換技術，各道程式在必需使用時調入記憶體，不用的調出記憶體，這樣好象記憶體容量不受限制。

虛存的特點：

（1）虛存容量不是無限的，極端情況受記憶體和外存可利用的總容量限制；

（2）虛存容量還受電腦匯流排地址結構限制；

（3）速度和容量的“時空”矛盾，虛存量的“擴大”是以犧牲CPU工作時間以及內外存交換時間為代價的。

儲存管理的目的及功能

目的是方便使用者，提高記憶體資源的利用率，實現記憶體共用。

功能主要有記憶體的分配和管理、記憶體的擴充技術、記憶體保護技術

2、分區分配儲存管理

分為固定分區、可變分區、可重定位分區、多重分區。

記憶體“擴充”技術：

交換：由作業系統做，使用者不知道。

覆蓋：由使用者控制，作業系統提供覆蓋機制。

記憶體保護技術：

--保護系統工作區和使用者作業區，特別是如何防止系統區被破壞。方法有儲存保護鍵、界限寄存器

3、請求頁式儲存管理

（1）頁式儲存管理實現原理

基於程式在運行時不需要一開始都裝入記憶體（局部性原理），更不應該把最近較長一段時間內不用的程式裝入記憶體。

（2）頁表的作用是將邏輯頁號轉換為物理塊號。

（3）頁面淘汰演算法

先進先出演算法(FIFO)、迴圈檢測法、最近最少使用頁面先淘汰（LRU）、最不經常使用的頁面先淘汰（LFU）、最近沒有使用頁面先淘汰（NUR）、最優淘汰演算法（OPT）等。

（4）頁式儲存管理的優、缺點

優點：

虛存量大，適合多道程式運行，使用者不必擔心記憶體不夠的調度操作；

記憶體利用率高，不常用的頁面盡量不留在記憶體；

不要求作業連續存放，有效地解決了“片段”問題。與分區式相比，不需移動作業；與多重分區比，無零星片段產生。

缺點：

要處理頁面中斷、缺頁中斷處理等，系統開銷較大；

有可能產生“抖動”；

地址變換機構複雜，為提高速度採用硬體實現，增加了機器成本。

4、段式、段頁式儲存管理

段式、頁式儲存管理的對比。

段頁式儲存管理特點：

每一段分若干頁，再按頁式管理，頁間不要求連續；

用分段方法分配管理作業，用分頁方法分配管理記憶體；

兼有段式和頁式管理的優點，系統複雜和開銷增大，一般在大型主機器上才使用。