本章主要探討計算機操作系統(tǒng)中存儲器管理的核心原理和方法。存儲器作為計算機系統(tǒng)服務的關鍵組成部分，其管理效率直接影響系統(tǒng)性能和資源利用率。
一、存儲器層次結構
計算機存儲系統(tǒng)采用分層結構，包括寄存器、緩存、主存和外存。不同層次在速度、容量和成本上存在差異，操作系統(tǒng)需協(xié)同管理以優(yōu)化整體性能。
二、地址空間與地址綁定
進程在內存中的地址分為邏輯地址和物理地址。地址綁定過程涉及編譯時、加載時和運行時三個階段，現(xiàn)代操作系統(tǒng)普遍采用運行時地址綁定，通過內存管理單元（MMU）實現(xiàn)動態(tài)重定位。
三、連續(xù)內存分配
- 固定分區(qū)：內存被劃分為固定大小的分區(qū)，簡單但易產生內部碎片。
- 動態(tài)分區(qū)：根據(jù)進程需求動態(tài)分配內存空間，但可能產生外部碎片，需通過緊湊技術解決。
四、分頁管理
將物理內存和邏輯地址空間劃分為固定大小的頁和頁框，通過頁表實現(xiàn)地址映射。分頁機制有效減少外部碎片，但頁表本身占用內存空間，可采用多級頁表或倒置頁表優(yōu)化。
五、分段管理
按邏輯單元將進程地址空間劃分為多個段，每個段擁有獨立的地址空間。分段更符合程序設計邏輯，支持代碼共享和保護，但會產生外部碎片。
六、虛擬內存技術
通過請求分頁和頁面置換算法，實現(xiàn)進程地址空間大于物理內存的虛擬內存系統(tǒng)。常用頁面置換算法包括：
- 最優(yōu)置換（OPT）
- 先進先出（FIFO）
- 最近最少使用（LRU）
- 時鐘算法
七、系統(tǒng)服務支持
操作系統(tǒng)通過存儲器管理為上層應用提供以下關鍵服務：
- 內存分配與回收
- 地址轉換與保護
- 虛擬內存管理
- 內存共享機制
- 性能監(jiān)控與優(yōu)化
存儲器管理是操作系統(tǒng)核心功能之一，其設計直接影響系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性和效率。現(xiàn)代操作系統(tǒng)通常結合分頁和分段技術，配合虛擬內存機制，為應用程序提供透明、高效的內存訪問服務。
