连续存储管理 页式管理

页式存储管理的基本原理页式存储管理是一种常见的内存管理方式，其基本原理包括页面分割和页面置换。

页面分割是指将进程的虚拟内存空间划分为固定大小的页，通常为4KB或者8KB。

每个页都有一个唯一的页号，用来标识该页在虚拟内存空间中的位置。

进程的虚拟内存被分为一系列的页，形成一个页表，用来记录页与物理内存的映射关系。

页面置换是指根据一定的算法，将物理内存中的页面与虚拟内存中的页面进行置换。

当一个进程需要访问一个虚拟内存页面时，首先检查这个页面是否已经在物理内存中。

如果在，则直接进行访问。

如果不在，则需要进行页面置换，将物理内存中的某个页面置换出来，以便给新的页面腾出空间。

页式存储管理的基本原理是为了解决计算机系统中内存有限的问题。

由于物理内存的容量通常远小于进程的虚拟内存空间，因此无法将进程的全部虚拟内存空间都加载到内存中。

页式存储管理将进程的虚拟内存空间划分为页，并根据需要将页逐个加载到物理内存中。

页式存储管理的基本思想是将进程的虚拟内存空间分成一个个固定大小的页，并且将这些页映射到物理内存上的一块块固定大小的页框中。

通过这种映射关系，可以实现进程在虚拟内存和物理内存之间的无缝切换，使得进程能够正常运行。

当进程需要访问虚拟内存的某个页面时，首先根据页号在页表中找到相应的页表项，该项记录了该页所在的物理内存页框的地址。

如果该页已经在物理内存中，则直接进行访问。

如果不在物理内存中，则需要进行页面置换。

页面置换算法是页式存储管理中的核心部分，其目的是从物理内存中选择一个页面进行置换，以给新的页面腾出空间。

常见的页面置换算法有最先进入先出（FIFO）、最少使用（LRU）、最近最久未使用（LRU）等。

总体来说，页式存储管理是一种以页面为单位进行内存管理的方式，通过页面分割和页面置换实现进程的虚拟内存与物理内存之间的映射关系。

通过这种映射关系，可以实现计算机系统中内存资源的有效利用，提高系统的性能和可靠性。

页式存储管理的基本原理页式存储管理是计算机操作系统中一种常用的存储管理方式。

它通过将进程的地址空间分割成固定大小的页，再将物理内存也分割成与之对应的页框，实现进程与物理内存之间的映射关系。

页式存储管理的基本原理可以分为地址映射、页表和页面置换。

首先，页式存储管理通过地址映射实现进程的内存访问。

当进程生成一个虚拟地址时，操作系统将其分成两个部分，一个是页号，用于标识从进程中取出的页，另一个是页偏移量，用于指示页中具体的地址。

操作系统根据进程页号和页表将虚拟地址转换为物理地址，进而实现内存的访问。

其次，页式存储管理使用页表来管理进程的虚拟地址空间和物理内存的映射关系。

每个进程都有一个页表，其中包含了虚拟页号与物理页框号的对应关系。

当进程发生地址访问时，操作系统通过查找页表找到对应的物理页框，然后将物理页框中的数据加载到CPU中进行计算。

页表一般采用哈希表、树结构或者多级页表等数据结构来实现，以提高查找速度和存储空间的利用率。

在查找过程中，操作系统利用页号作为索引快速找到对应的页表项，然后根据页表项中的页框号获取物理地址。

最后，当物理内存空间不足以容纳所有进程的页时，页式存储管理需要进行页面置换。

页面置换算法是页式存储管理中的重要组成部分，常见的页面置换算法包括最佳置换算法、先进先出算法、最近最久未使用算法等。

这些算法根据不同的策略选择要被替换的页面，并将其从物理内存中换出，然后加载新的页面。

页面置换算法的选择取决于不同的场景和需求。

例如，最佳置换算法选择将最长时间不使用的页面替换出去，以便使页面置换的缺页率最低。

而最近最久未使用算法则选择最近一段时间内最久未使用的页面进行替换。

总结来说，页式存储管理通过地址映射、页表和页面置换实现了对进程虚拟地址和物理内存之间的有效映射与管理。

它在提高内存利用率的同时，还能够满足多进程同时运行的需求，对计算机的性能和稳定性有着重要的影响。

操作系统——页式存储管理分区式存储管理最⼤的缺点是碎⽚问题严重，内存利⽤率低。

究其原因，主要在于连续分配的限制，即它要求每个作⽤在内存中必须占⼀个连续的分区。

如果允许将⼀个进程分散地装⼊到许多不相邻的分区中，便可充分地利⽤内存，⽽⽆需再进⾏“紧凑”。

基于这⼀思想，产⽣了“⾮连续分配⽅式”，或者称为“离散分配⽅式”。

连续分配：为⽤户进程分配的必须是⼀个连续的内存空间。

⾮连续分配：为⽤户进程分配的可以是⼀些分散的内存空间。

分页存储管理的思想：把内存分为⼀个个相等的⼩分区，再按照分区⼤⼩把进程拆分成⼀个个⼩部分。

分页存储管理分为：实分页存储管理和虚分页存储管理⼀、实分页式存储管理实分页式存储最⼤的优点是内存利⽤率⾼，与⽬前流⾏的虚分页存储管理相⽐，具有实现简单，程序运⾏快的优点。

⽬前，飞速发展的硬件制造技术使得物理内存越来越⼤，因此我们认为，实分页式存储管理将是⼀种最有发展前途的存储管理⽅式。

1.1、基本原理假设⼀个⼤型饭店，所有的客房都是标准的双⼈间，部分客房已经住进客⼈，现在⼜有⼀个旅游团要求⼊住。

接待员统计了⼀下，对旅游团领队说：“贵团全体成员都能住下，两⼈⼀个房间，但是不能住在同⼀楼层了，因为每层空着的客房不够，更没有⼏个挨着的。

请原谅！”。

对于这样的安排，⼀般⼈不会感到奇怪。

因为旅游团本来就是由⼀位位个⼈或夫妻等组成的，⽽饭店的客房本来也是两⼈⼀间的，两⼈⼀组正好可住在⼀个客房⾥；另外，饭店⼏乎每天都有⼊住的和退房的客⼈，想在同⼀楼层找⼏间挨着的客房实在不容易。

①将整个系统的内存空间划分成⼀系列⼤⼩相等的块，每⼀块称为⼀个物理块、物理页或实页，页架或页帧（frame），可简称为块（block）。

所有的块按物理地址递增顺序连续编号为0、1、2、……。

这⾥的块相当于饭店的客房，系统对内存分块相当于饭店把⼤楼所有的客房都设计成标准的双⼈间。

②每个作业的地址空间也划分成⼀系列与内存块⼀样⼤⼩的块，每⼀块称为⼀个逻辑页或虚页，也有⼈叫页⾯，可简称为页（page）。

内存管理之⼀段式与页式管理内存管理⽅法内存管理主要包括内存分配和回收、地址变换、内存扩充、内存共享和保护等功能。

下⾯主要介绍连续分配存储管理、覆盖与交换技术以及页式与段式存储管理等基本概念和原理。

1．连续分配存储管理⽅式连续分配是指为⼀个⽤户程序分配连续的内存空间。

连续分配有单⼀连续存储管理和分区式储管理两种⽅式。

(1)单⼀连续存储管理在这种管理⽅式中，内存被分为两个区域：系统区和⽤户区。

应⽤程序装⼊到⽤户区，可使⽤⽤户区全部空间。

其特点是，最简单，适⽤于单⽤户、单任务的操作系统。

CP／M 和 DOS 2．0以下就是采⽤此种⽅式。

这种⽅式的最⼤优点就是易于管理。

但也存在着⼀些问题和不⾜之处，例如对要求内存空间少的程序，造成内存浪费；程序全部装⼊，使得很少使⽤的程序部分也占⽤—定数量的内存。

(2)分区式存储管理为了⽀持多道程序系统和分时系统，⽀持多个程序并发执⾏，引⼊了分区式存储管理。

分区式存储管理是把内存分为⼀些⼤⼩相等或不等的分区，操作系统占⽤其中⼀个分区，其余的分区由应⽤程序使⽤，每个应⽤程序占⽤⼀个或⼏个分区。

分区式存储管理虽然可以⽀持并发，但难以进⾏内存分区的共享。

分区式存储管理引⼈了两个新的问题：内碎⽚和外碎⽚。

前者是占⽤分区内未被利⽤的空间，后者是占⽤分区之间难以利⽤的空闲分区(通常是⼩空闲分区)。

为实现分区式存储管理，操作系统应维护的数据结构为分区表或分区链表。

表中各表项⼀般包括每个分区的起始地址、⼤⼩及状态(是否已分配)。

分区式存储管理常采⽤的⼀项技术就是内存紧缩(compaction)：将各个占⽤分区向内存⼀端移动，然后将各个空闲分区合并成为⼀个空闲分区。

这种技术在提供了某种程度上的灵活性的同时，也存在着⼀些弊端，例如：对占⽤分区进⾏内存数据搬移占⽤CPU~t⼨间；如果对占⽤分区中的程序进⾏“浮动”，则其重定位需要硬件⽀持。

1)固定分区(nxedpartitioning)。

固定式分区的特点是把内存划分为若⼲个固定⼤⼩的连续分区。

页式存储管理的基本思想页式存储管理是计算机技术中一种重要的存储管理方式。

它主要作用是将同种数据或程序的大量信息，按一定的方式组织存放在计算机中。

页式存储管理是一种紧凑的存储管理方式，它利用存储器中的分布式空间，以小页（page）为单位，将数据或程序按页存储，由操作系统负责数据在内存和硬盘之间的移动及调度。

页式存储管理有利于节约存储空间，以页（page）为单位，允许页面的内存空间结构和每一页的长度可以不相同，可以提高存储空间的利用率。

此外，运用页式存储管理的分页机制，可以更有效地把可执行程序装入内存，根据指令执行时只需要存取对应的页面，从而减少缓存访问次数，提高性能。

页式存储管理分三种：静态分页，动态分页和段式存储管理，其中静态分页最为常见。

静态分页是一种简单的分页管理方式，它使用的是定长页表项，把物理页面和可访问性（可读可写）状态进行映射，只要访问某个内存页，CPU就能在页表中定位页面的存储位置，这样就可以节省CPU时间，便于管理。

动态分页也叫做动态分区，它是一种更加灵活的分页存储管理方式，它使用变长页表项，可以在程序执行过程中根据程序运行状况从所分配的内存中释放一些无用的内存页，并从存储器中重新调配一些可用的内存页，使得系统能够更加灵活地管理内存资源。

但是，由于程序运行状况的不断变化，因此在程序执行过程中，CPU需要大量的时间来进行页表的变换，从而影响了程序的性能。

段式存储管理是一种比页式存储管理更加灵活的存储管理方式，它使用的是变长的段表项，可以访问任意的位置块，不受页面大小的限制。

段式存储管理可以有效地利用内存资源，可以将比较大的内存空间分割成若干小空间，并且可以依据实际情况调整段的大小，从而使得内存的利用率更加有效。

总的来说，页式存储管理是一种重要的存储管理方式，能够有效地节约存储空间，提高存储空间的利用率，减少缓存访问次数，提高系统性能，但是同时也会增加系统的管理和维护开销，因此，它的选择和应用要得当，以达到最佳的存储效果。

存储管理的基本模式存储管理是操作系统中重要的组成部分，负责管理计算机系统中的内存和外部存储器。

存储管理的基本模式主要有以下几种：1. 固定分区固定分区是一种简单的存储管理方式，它将内存分为若干个固定大小的区域，每个区域对应一个进程或任务。

每个进程只能在自己的区域中运行，不能访问其他区域的内存。

这种方式在一定程度上限制了进程的自由度，但由于实现简单，在一些简单系统中仍然被采用。

优点：实现简单，安全可靠。

缺点：分区数量固定，造成内存浪费，且不利于大内存程序的运行。

适用场景：适用于内存较小、任务数量固定的系统。

2. 动态分区动态分区是一种更为灵活的存储管理方式，它根据进程或任务的实际需要，动态地分配内存空间。

这种方式能够更好地利用内存资源，提高内存利用率。

优点：内存利用率高，适用于大内存程序。

缺点：实现相对复杂，需要操作系统进行更多的管理操作。

适用场景：适用于内存较大、任务数量不确定的系统。

3. 页式管理页式管理是一种将内存分为若干个页（page）的存储管理方式。

每个页的大小固定，可以存放一个进程或任务的一部分。

页式管理通过将程序分割成多个页面，实现了内存的离散分配。

优点：内存利用率高，可以实现多道程序运行。

缺点：实现相对复杂，需要处理页面置换和缺页等问题。

适用场景：适用于内存较大、任务数量不确定的系统。

4. 段式管理段式管理将内存分为若干个段（segment），每个段的大小不固定，可以存放一个进程或任务的一部分。

段式管理通过将程序分割成多个段，实现了内存的逻辑分段。

优点：便于多道程序运行，可以实现分段保护和分段共享。

缺点：实现相对复杂，需要处理段之间的地址映射和保护等问题。

适用场景：适用于内存较大、任务数量不确定的系统。

5. 段页式管理段页式管理结合了页式管理和段式管理的优点，将内存分为若干个段，每个段又包含若干个页。

这种方式可以实现内存的逻辑分段和离散分配，同时提高了内存的利用率和多道程序运行能力。