操作系统课件：Lecture11 段式存储管理与虚存.ppt

操作系统中的存储管理是确保高效利用有限的内存资源的关键机制，主要关注如何将多个程序和数据适当地映射到物理内存中。本课件主要讲解了段式存储管理和虚拟内存的概念，以及它们在实际操作中的应用。 段式存储管理是根据程序的逻辑结构，将程序划分为多个逻辑段，如主程序、数据段和子程序等，每个段有自己的名字和长度。逻辑地址由段号和段内偏移两部分组成，例如 (S,d)。这种管理方式使得程序的组织更符合用户的思维习惯，易于代码的维护和共享。在物理内存中，段式管理采用可变分区动态分配方法，每个段对应一个段表项，记录段的起始地址、长度和保护码等信息。地址转换时，需要通过段表，由段号查找到对应的段表项，然后加上段内偏移得到物理地址。段式管理的优点包括没有内碎片，可以实现段级别的共享，并且通过内存紧致可以消除外碎片。 虚拟内存，也称为虚存管理，是通过将物理内存和磁盘空间相结合，提供一个比实际物理内存更大的逻辑内存空间。这样，即使程序的地址空间超过了物理内存的大小，系统也能正常运行。虚存的核心思想是仅加载当前需要的部分程序到内存中，其余部分保留在磁盘上，需要时再换入内存。这使得系统可以同时运行多个大程序，提高了内存利用率。虚存的访问过程通常涉及地址转换，如通过页表或段表进行，确保正确地定位到物理内存或磁盘上的数据。 对比分页式管理，段式管理更加灵活，因为段的大小可以不固定，更贴近程序的逻辑结构。然而，分页式管理的页表通常更短，查找速度更快，但可能有内碎片问题。为了结合两者的优点，出现了段页式存储管理，它在逻辑地址上分段，而每个段内部再分页，这样既保持了逻辑结构的清晰，又优化了内存的使用效率。地址转换时，需要经过段表和页表两层映射。 内存扩充技术是为了解决物理内存不足的问题，通过虚拟内存技术，使用磁盘作为扩展的内存空间，实现逻辑上的内存扩充。覆盖技术（Overlay）是早期的一种内存管理技术，用于处理大程序在小内存环境下的执行，它将程序分为多个部分，根据程序执行流程按需加载。 操作系统中的存储管理涉及多种策略和技术，包括连续分配、非连续分配（页式、段式、段页式和改进的页式），以及虚拟内存和覆盖技术，这些都是为了有效地管理和优化内存资源的使用，以提高系统的性能和并发能力。