操作系统基础：实存管理与虚存管理 2021年5月13日
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一、实存管理

存储管理的任务是存储空间的分配与回收。现代操作系统通常有：

  • 单一连续分配方法
  • 固定分区分配方法
  • 可变分区分配方法

在可变分区分配方式中，当新作业申请内存时，有4种分配算法：

  • 最佳适应法：选择等于或最接近作业大小的内存进行分配。可以减少碎片，但同时也可能带来更多小得无法再用的碎片。
  • 最差适应法：选择整个主存中最大的内存自由区进行分配。
  • 首次适应法：从内存低地址开始，寻找第一个可用（即大于等于作业需求的内存）的自由区。这种方法可实现快速分配，缩短查找时间。
  • 循环首次适应算法：是首次适应法的变种，从上次分配的地址继续向下匹配。

二、虚存管理

由于内存的大小总是有限的，如果都采用“实存管理”，那么大于总物理内存的作业就无法运行。为了解决这个问题，可行的方法就是用外存来换取内存，这就是虚拟存储系统。它通过将运行进程访问的地址（逻辑地址，虚拟地址）与主存的物理地址（实地址）分开，使提供大于物理地址的逻辑地址空间成为可能。而建立虚拟地址和实地址之间的对应关系、实现转换的工作就称为“虚存管理”。

1、虚存组织

常见的有分页技术、分段技术、段页式技术三种。

分页管理，页的大小是固定的，不利于程序的共享和管理。
分段管理，段的大小是不固定的，不利于内存的管理。

2、虚存管理

在虚存的管理中涉及载入（调入）、放置（放入分区）和交换(swapping)等问题。

（1）调入策略

即何时将一页或一段从外存调入内存。通常有两种：

  • 请求调入法，即需要使用时才调入；
  • 先行调入法，即将预计要使用的页/段先行调入主存。

例1：假设段页式存储管理系统中的地址结构如图所示，则（ 最多有256个段，每个段最大允许有2048个页，页的大小为 8K）。

例2：某进程有4个页面，页号为0~3，页面变换表及状态位、访问位和修改位的含义如下图所示。系统给该进程分配了3个存储块，当采用第二次机会页面替换算法时，若访问的页面1不在内存，这时应该淘汰的页号为（ 3 ） 。