存储其管理

存储器历来都是计算机系统的重要组成部分，近年来虽然存储器容量一直在扩大，但仍然不能满足现代软件发展的需要。

存储器的多层结构

主存储器
 用于保存进程运行时的程序和数据。
寄存器
 寄存器具有与处理机相同的速度，完全能与CPU协调工作，但价格十分贵，因此容量不可能太大。
高速缓存
 它是介于寄存器和存储器之间的存储器，主要用于备份主存中较常用的数据，以减少处理机的访存次数，这样可以大大提高程序执行的速度。sram
磁盘缓存
 由于目前磁盘的I/O速度远低于对主存的访问速度，为了缓和两者之间在速度上的不匹配，而设置了磁盘缓存，主要用于暂时存放频繁使用的一部分磁盘数据和信息，以减少访问磁盘的次数。它本身不是一种实际存在的存储器

程序的装入和链接

用户程序要在系统中运行，必须要将它装入内存，然后再将其转变为一个可以执行的程序。

程序的装入

1.绝对装入方式

当计算机系统很小，且仅能运行单道程序时，完全有可能知道程序将驻留在内存的什么位置，此时可以采用绝对装入方式。程序中使用的绝对地址可以在编译或者汇编时给出，也可由程序员直接赋予。

2.可重定位装入方式
绝对装入方式只能将目标模块装入到内存事先指定的位置，这只适用于单道程序环境。在多道程序环境下，编译程序不可能预知经过编译后所得到的目标模块应放在内存的何处。因此，通常起始地址都是从0开始。
重定位将逻辑地址转换为物理地址的过程。

3动态运行时的装入方式
动态运行时的装入程序在把装入模块装入内存后，并不立即把装入模块中的逻辑地址转换为物理地址，而是把这种地址转换推迟到程序真正要运行的时候才进行。

程序的链接

1.静态链接 在程序运行之前，先将目标模块以及它们所需的库函数连接成一个完整的装配模块，以后不再拆开。

2.装入时的动态链接
目标模块，再装入内存时，采用变装入编连接的链接方式。便于修改和更新；便于实现对目标模块的共享。

3.运行时动态链接方式
将模块链接推迟到程序运行时。

连续分配存储管理方式

1、连续分配方式

连续分配方式：为一个用户程序分配一个连续的内存空间。

连续分配方式进一步分为：单一连续分配、固定分区分配、动态分区分配以及动态重定位分区分配。

2、单一连续分配

最简单的一种存储管理方式，但只能用于单用户、单任务的操作系统中。

采用这种存储管理方式时，可把内存分为系统区和用户区两部分，系统区仅提供给OS使用，通常是放在内存的低址部分；

用户区是指除系统区以外的全部内存空间，提供给用户使用。

在早期的单用户、单任务操作系统中，有不少都配置了存储器保护机构，用于防止用户程序对操作系统的破坏。但在近年来常见的单用户操作系统中，

都未采取存储器保护措施。一方面可以节省硬件，另一方面因为这是可行的。

在单用户环境下，机器由一用户独占，不可能存在其他用户干扰的问题，这时可能出现的破坏行为也只是用户程序自己去破坏操作系统，其后果并不

严重，只是会影响该用户程序的运行，且操作系统也很容易通过系统的再次启动而重新装入内存。

3、固定分区分配

---- 固定分区分配是最简单的一种可运行多道程序的存储管理方式。这是将内存用户空间划分为若干个固定大小（不是相等大小）的区域，在每个分区

中只装入一道作业，这样，把用户空间划分为几个分区，便允许有几道作业并发运行。

---- 当有一空闲分区时，便可以再从外存的后备作业队列中选择一个适当大小的作业装入该分区，当该作业结束时，又可再从后备作业队列中找出另一

作业调入该分区。

1）划分分区的方法

可用下述两种方法将内存的用户空间划分为若干个固定大小的分区：

---- 分区大小相等，即所有的内存分区大小相等。

缺点是缺乏灵活性，即当程序太小时，会造成内存空间的浪费；当程序太大时，一个分区又不足以装入该程序，致使该程序无法运行。

尽管如此，这种划分方式仍被用于利用一台计算机去控制多个相同对象的场合，因为这些对象所需的内存空间是大小相等的。

例如，炉温群控系统，就是利用一台计算机去控制多台相同的冶炼炉。

---- 分区大小不等。为了克服分区大小相等而缺乏灵活性的这个缺点，可把内存区划分成含有多个较小的分区、适量的中等分区及少量的大分区。

这样，便可根据程序的大小为之分配适当的分区。

2）内存分配

为了便于内存分配，通常将分区按大小进行排队，并为之建立一张分区使用表，其中各表项包括每个分区的起始地址、大小及状态（是否已分配）。

当有一用户程序要装入时，由内存分配程序检索该表，从中找出一个能满足要求的、尚未分配的分区，将之分配给该程序，然后将该表项中的状态

置为“已分配”。若未找到大小足够的分区，则拒绝为该用户程序分配内存。由于每个分区的大小固定，必然会造成存储空间的浪费.

---- 固定分区分配的优缺点如下：

优点：可用于多道程序系统最简单的存储分配，无外部碎片。

缺点：不能实现多进程共享一个主存区，所以存储空间利用率低，有内部碎片。

3.动态分区分配
动态分区分配又称为可变分区分配，它是根据用户的需要，动态的为之分配内存空间。
1）动态分区分配的算法（基于顺序搜索）：

• 首次适应算法
  空闲分区以地址递增的次序链接，分配时顺序查找，找到大小能满足要求的第一个空闲分区

• 最佳适应算法
  空闲分区按照容量递增的方式形成分区链 ，找到第一个能满足要求的空闲分区。

• 最佳适应算法
  空闲分区以容量递减的次序链接，找到第一个能满足要求的空闲分区

• 最坏适应算法
  找到一个能满足要求的，且时最大的空闲分区。

• 循环适应算法
  分配内存时从上次查找结束的位置继续查找

紧凑
把原来多个分散的小分区拼接成一个大分区的方法。紧凑之后地址发生变化，需要动态重定位
对换
是指把内存上暂时不能运行的进程或者暂时不用的程序和数据换出到外存上。对换是改善内存利用率的有效措施，他可以直接提高处理机的 利用率和系统的吞吐量。