
【計】 core management; storage management
存儲器管理(Memory Management)是計算機操作系統中的核心功能,指操作系統對主存儲器(RAM)資源的分配、使用、回收和保護過程。其英文對應術語為Memory Management,具體涵蓋以下關鍵内容:
存儲器管理負責協調程式與數據在物理内存中的存儲位置,确保:
分頁(Paging)
将物理内存劃分為固定大小的頁框(Page Frame),程式邏輯地址空間劃分為等大頁(Page)。通過頁表(Page Table)實現非連續映射,減少外部碎片。
來源:Tanenbaum《現代操作系統》
分段(Segmentation)
按程式邏輯模塊(如代碼段、數據段)劃分内存,每段獨立分配地址空間,支持更細粒度的保護和共享。
來源:Silberschatz《操作系統概念》
虛拟内存(Virtual Memory)
結合分頁/分段與磁盤交換技術,允許程式使用超過物理内存容量的地址空間。缺頁中斷(Page Fault)觸發數據從磁盤調入。
來源:IEEE Xplore《虛拟内存系統優化綜述》
動态分配算法
如首次適應(First Fit)、最佳適應(Best Fit)策略,解決可變分區内存分配問題。
存儲器管理依賴硬件組件:
存儲器管理是操作系統的核心功能之一,主要負責高效、安全地分配和協調計算機内存資源,以滿足多個程式對内存的需求,同時保障系統穩定運行。以下是其核心内容:
内存分配與回收
為運行中的程式動态分配内存空間,并在程式結束後回收資源,避免浪費。例如,通過分區分配(固定或動态分區)或分頁/分段機制實現。
地址轉換與保護
将程式的邏輯地址(程式員視角)轉換為物理地址(實際内存位置),通常通過基址-界限寄存器或頁表實現。同時隔離不同程式的内存空間,防止越界訪問。
虛拟内存擴展
利用磁盤空間模拟物理内存(如頁面置換算法:FIFO、LRU),允許運行比實際内存更大的程式,提升多任務處理能力。
内存共享與優化
允許多個進程共享代碼或數據(如動态鍊接庫),減少冗餘;通過緊湊技術(Compaction)合并内存碎片,提高利用率。
分頁管理
将内存劃分為固定大小的頁(如4KB),程式按需加載頁面,減少外部碎片。物理頁通過頁表映射,支持離散存儲。
分段管理
按邏輯模塊(如代碼段、數據段)劃分内存,每段長度可變,便于實現共享和保護,但可能産生外部碎片。
段頁式結合
綜合分段與分頁優勢:先按邏輯分段,再将每段分頁,兼顧靈活性與效率(現代系統常用)。
内存碎片
性能瓶頸
頻繁的頁表查詢可能降低速度,采用快表(TLB)緩存常用頁表項,加速地址轉換。
存儲器管理的目标是最大化内存利用率、保障程式隔離性,并優化系統響應速度。其設計直接影響計算機的整體性能與穩定性。
愛安德遜氏手術貝殼類的閉鎖草拟契據齒狀物垂直壓力短肢對角線型微指令二苯基氧工廠擴充基金肱肩胛的桂冠詩人含硫汽油胡椒粉盒貨存關棧價格檢疫信號交叉的機器證明檢驗控制對象勞工組織廿二碳六烯酸熱裂容易度壬醣適度施工縫視力線嗜鐵的數值素數模數