頁式存儲管理好嗎

Ⅰ 很好地解決了「碎片」問題的存儲管理方法是（ ）

很好地解決了「碎片」問題的存儲管理方法是頁式存儲管理。

Ⅱ 很好的解決了碎片問題的存儲管理方式是

很好的解決了碎片問題的存儲管理方式是頁式存儲管理。根據查詢相關公開信息，如果內存中碎片很多，將會造成嚴重的存儲資源浪費。解決碎片的方法是移動所有的佔用區域，使所有的空閑區合並成一片連續區域，這一技術稱為移動技術(緊湊技術)。移動技術除了可解決碎片問題還使內存中的作業進行擴充。

Ⅲ 內存管理頁式管理和段式管理、段頁式管理的區別

一 頁式管理
1 頁式管理的基本原理將各進程的虛擬空間劃分成若干個長度相等的頁(page)，頁式管理把內存空間按頁的大小劃分成片或者頁面（page frame），然後把頁式虛擬地址與內存地址建立一一對應頁表，並用相應的硬體地址變換機構，來解決離散地址變換問題。頁式管理採用請求調頁或預調頁技術實現了內外存存儲器的統一管理。

它分為
1 靜態頁式管理。靜態分頁管理的第一步是為要求內存的作業或進程分配足夠的頁面。系統通過存儲頁面表、請求表以及頁表來完成內存的分配工作。靜態頁式管理解決了分區管理時的碎片問題。但是，由於靜態頁式管理要求進程或作業在執行前全部裝入內存，如果可用頁面數小於用戶要求時，該作業或進程只好等待。而且作業和進程的大小仍受內存可用頁面數的限制。

2 動態頁式管理。動態頁式管理是在靜態頁式管理的基礎上發展起來的。它分為請求頁式管理和預調入頁式管理。

優點： 沒有外碎片，每個內碎片不超過頁大小。一個程序不必連續存放。便於改變程序佔用空間的大小（主要指隨著程序運行而動態生成的數據增多，要求地址空間相應增長，通常由系統調用完成而不是操作系統自動完成）。

缺點：程序全部裝入內存。
要求有相應的硬體支持。例如地址變換機構，缺頁中斷的產生和選擇淘汰頁面等都要求有相應的硬體支持。這增加了機器成本。增加了系統開銷，例如缺頁中斷處理機，請求調頁的演算法如選擇不當，有可能產生抖動現象。 雖然消除了碎片，但每個作業或進程的最後一頁內總有一部分空間得不到利用果頁面較大，則這一部分的損失仍然較大。

二 段式管理的基本思想
把程序按內容或過程（函數）關系分成段，每段有自己的名字。一個用戶作業或進程所包含的段對應一個二維線形虛擬空間，也就是一個二維虛擬存儲器。段式管理程序以段為單位分配內存，然後通過地址影射機構把段式虛擬地址轉換為實際內存物理地址。
程序通過分段(segmentation)劃分為多個模塊，如代碼段、數據段、共享段。其優點是： 可以分別編寫和編譯。 可以針對不同類型的段採取不同的保護。 可以按段為單位來進行共享，包括通過動態鏈接進行代碼共享。

三 段頁式管理的實現原理

1 虛地址的構成
一個進程中所包含的具有獨立邏輯功能的程序或數據仍被劃分為段，並有各自的段號s。這反映相繼承了段式管理的特徵。其次，對於段s中的程序或數據，則按照一定的大小將其劃分為不同的頁。和頁式系統一樣，最後不足一頁的部分仍佔一頁。這反映了段頁式管理中的頁式特徵。從而，段頁式管理時的進程的虛擬地址空間中的虛擬地址由三部分組成：即段號s，頁號P和頁內相對地址d。虛擬空間的最小單位是頁而不是段，從而內存可用區也就被劃分成為著干個大小相等的頁面，且每段所擁有的程序和數據在內存中可以分開存放。分段的大小也不再受內存可用區的限制。
2 段表和頁表
為了實現段頁式管理，系統必須為每個作業或進程建立一張段表以管理內存分配與釋放、缺段處理、存儲保護相地址變換等。另外，由於一個段又被劃分成了若干頁，每個段又必須建立一張頁表以把段中的虛頁變換成內存中的實際頁面。顯然，與頁式管理時相同，頁表中也要有相應的實現缺頁中斷處理和頁面保護等功能的表項。另外，由於在段頁式管理中，頁表不再是屬於進程而是屬於某個段，因此，段表中應有專項指出該段所對應頁表的頁表始址和頁表長度。
3 動態地址變換過程
在一般使用段頁式存儲管理方式的計算機系統中，都在內存中辟出一塊固定的區域存放進程的段表和頁表。因此，在段頁式管理系統中，要對內存中指令或數據進行一次存取的話，至少需要訪問三次以上的內存：

第一次是由段表地址寄存器得段表始址後訪問段表，由此取出對應段的頁表在內存中的地址。

第二次則是訪問頁表得到所要訪問的物理地址。

第三次才能訪問真正需要訪問的物理單元。

顯然，這將使CPU的執行指令速度大大降低。為了提高地址轉換速度，設置快速聯想寄存器就顯得比段式管理或頁式管理時更加需要。在快速聯想寄存器中，存放當前最常用的段號s、頁號p和對應的內存頁面與其它控制用欄目。當要訪問內存空間某一單元時，可在通過段表、頁表進行內存地址查找的同時，根據快速聯想寄存器查找其段號和頁號。如果所要訪問的段或頁在快速聯想寄存器中，則系統不再訪問內存中的段表、頁表而直接把快速聯想寄存器中的值與頁內相對地址d拼接起來得到內存地址。

總之，因為段頁式管理是段式管理的頁式管理方案結合而成的，所以具有它們二者的優點。但反過來說，由於管理軟體的增加，復雜性和開銷也就隨之增加了。另外，需要的硬體以及佔用的內存也有所增加。更重要的是，如果不採用聯想寄存器的方式提高CPU的訪內速度，將會使得執行速度大大下降。

Ⅳ 頁式管理的頁式管理的優缺點

1、由於它不要求作業或進程的程序段和數據在內存中連續存放，從而有效地解決了碎片問題。
2、動態頁式管理提供了內存和外存統一管理的虛存實現方式，使用戶可以利用的存儲空間大大增加。這既提高了主存的利用率，又有利於組織多道程序執行。 1、要求有相應的硬體支持。例如地址變換機構，缺頁中斷的產生和選擇淘汰頁面等都要求有相應的硬體支持。這增加了機器成本。
2、增加了系統開銷，例如缺頁中斷處理機，
3、請求調頁的演算法如選擇不當，有可能產生抖動現象。
4、雖然消除了碎片，但每個作業或進程的最後一頁內總有一部分空間得不到利用果頁面較大，則這一部分的損失仍然較大。

Ⅳ 操作系統頁式存儲管理的問題

邏輯頁面表示這是一個虛擬的儲存空間，一個邏輯頁面對應一個物理內存的頁框，這個頁框才是真正的物理存儲所在。

Ⅵ 操作系統頁式存儲管理的問題

存儲管理的基本原理內存管理方法
內存管理主要包括內存分配和回收、地址變換、內存擴充、內存共享和保護等功能。
下面主要介紹連續分配存儲管理、覆蓋與交換技術以及頁式與段式存儲管理等基本概念和原理。
1． 連續分配存儲管理方式
連續分配是指為一個用戶程序分配連續的內存空間。連續分配有單一連續存儲管理和分區式儲管理兩種方式。
(1)單一連續存儲管理
在這種管理方式中，內存被分為兩個區域：系統區和用戶區。應用程序裝入到用戶區，可使用用戶區全部空間。其特點是，最簡單，適用於單用戶、單任務的操作系統。CP／M和DOS 2．0以下就是採用此種方式。這種方式的最大優點就是易於管理。但也存在著一些問題和不足之處，例如對要求內存空間少的程序，造成內存浪費；程序全部裝入，使得很少使用的程序部分也佔用—定數量的內存。
(2)分區式存儲管理
為了支持多道程序系統和分時系統，支持多個程序並發執行，引入了分區式存儲管理。分區式存儲管理是把內存分為一些大小相等或不等的分區，操作系統佔用其中一個分區，其餘的分區由應用程序使用，每個應用程序佔用一個或幾個分區。分區式存儲管理雖然可以支持並發，但難以進行內存分區的共享。
分區式存儲管理引人了兩個新的問題：內碎片和外碎片。前者是佔用分區內未被利用的空間，後者是佔用分區之間難以利用的空閑分區(通常是小空閑分區)。為實現分區式存儲管理，操作系統應維護的數據結構為分區表或分區鏈表。表中各表項一般包括每個分區的起始地址、大小及狀態(是否已分配)。
分區式存儲管理常採用的一項技術就是內存緊縮(compaction)：將各個佔用分區向內存一端移動，然後將各個空閑分區合並成為一個空閑分區。這種技術在提供了某種程度上的靈活性的同時，也存在著一些弊端，例如：對佔用分區進行內存數據搬移佔用CPU~t寸間；如果對佔用分區中的程序進行「浮動」，則其重定位需要硬體支持。
1)固定分區(nxedpartitioning)。
固定式分區的特點是把內存劃分為若干個固定大小的連續分區。分區大小可以相等：這種作法只適合於多個相同程序的並發執行(處理多個類型相同的對象)。分區大小也可以不等：有多個小分區、適量的中等分區以及少量的大分區。根據程序的大小，分配當前空閑的、適當大小的分區。這種技術的優點在於，易於實現，開銷小。缺點主要有兩個：內碎片造成浪費；分區總數固定，限制了並發執行的程序數目。
2)動態分區(dynamic partitioning)。
動態分區的特點是動態創建分區：在裝入程序時按其初始要求分配，或在其執行過程中通過系統調用進行分配或改變分區大小。與固定分區相比較其優點是：沒有內碎片。但它卻引入了另一種碎片——外碎片。動態分區的分區分配就是尋找某個空閑分區，其大小需大於或等於程序的要求。若是大於要求，則將該分區分割成兩個分區，其中一個分區為要求的大小並標記為「佔用」，而另一個分區為餘下部分並標記為「空閑」。分區分配的先後次序通常是從內存低端到高端。動態分區的分區釋放過程中有一個要注意的問題是，將相鄰的空閑分區合並成一個大的空閑分區。
下面列出了幾種常用的分區分配演算法：
首先適配法(nrst-fit)：按分區在內存的先後次序從頭查找，找到符合要求的第一個分區進行分配。該演算法的分配和釋放的時間性能較好，較大的空閑分區可以被保留在內存高端。但隨著低端分區不斷劃分會產生較多小分區，每次分配時查找時間開銷便會增大。
下次適配法(next-fit)：按分區在內存的先後次序，從上次分配的分區起查找(到最後{區時再從頭開始}，找到符合要求的第一個分區進行分配。該演算法的分配和釋放的時間性能較好，使空閑分區分布得更均勻，但較大空閑分區不易保留。
最佳適配法(best-fit)：按分區在內存的先後次序從頭查找，找到其大小與要求相差最小的空閑分區進行分配。從個別來看，外碎片較小；但從整體來看，會形成較多外碎片優點是較大的空閑分區可以被保留。
最壞適配法(worst- fit)：按分區在內存的先後次序從頭查找，找到最大的空閑分區進行分配。基本不留下小空閑分區，不易形成外碎片。但由於較大的空閑分區不被保留，當對內存需求較大的進程需要運行時，其要求不易被滿足。
2．覆蓋和交換技術
引入覆蓋(overlay)技術的目標是在較小的可用內存中運行較大的程序。這種技術常用於多道程序系統之中，與分區式存儲管理配合使用。覆蓋技術的原理很簡單，一個程序的幾個代碼段或數據段，按照時間先後來佔用公共的內存空間。將程序必要部分(常用功能)的代碼和數據常駐內存；可選部分(不常用功能)平時存放在外存(覆蓋文件)中，在需要時才裝入內存。不存在調用關系的模塊不必同時裝入到內存，從而可以相互覆蓋。覆蓋技術的缺點是編程時必須劃分程序模塊和確定程序模塊之間的覆蓋關系，增加編程復雜度；從外存裝入覆蓋文件，以時間延長換取空間節省。覆蓋的實現方式有兩種：以函數庫方式實現或操作系統支持。
交換(swapping)技術在多個程序並發執行時，可以將暫時不能執行的程序送到外存中，從而獲得空閑內存空間來裝入新程序，或讀人保存在外存中而處於就緒狀態的程序。交換單位為整個進程的地址空間。交換技術常用於多道程序系統或小型分時系統中，與分區式存儲管理配合使用又稱作「對換」或「滾進／滾出」(roll-in／roll-out)。其優點之一是增加並發運行的程序數目，並給用戶提供適當的響應時間；與覆蓋技術相比交換技術另一個顯著的優點是不影響程序結構。交換技術本身也存在著不足，例如：對換人和換出的控制增加處理器開銷；程序整個地址空間都進行對換，沒有考慮執行過程中地址訪問的統計特性。
3．頁式和段式存儲管理
在前面的幾種存儲管理方法中，為進程分配的空間是連續的，使用的地址都是物理地址。如果允許將一個進程分散到許多不連續的空間，就可以避免內存緊縮，減少碎片。基於這一思想，通過引入進程的邏輯地址，把進程地址空間與實際存儲空間分離，增加存儲管理的靈活性。地址空間和存儲空間兩個基本概念的定義如下：
地址空間：將源程序經過編譯後得到的目標程序，存在於它所限定的地址范圍內，這個范圍稱為地址空間。地址空間是邏輯地址的集合。
存儲空間：指主存中一系列存儲信息的物理單元的集合，這些單元的編號稱為物理地址存儲空間是物理地址的集合。
根據分配時所採用的基本單位不同，可將離散分配的管理方式分為以下三種
段式存儲管理和段頁式存儲管理。其中段頁式存儲管理是前兩種結合的產物。
(1)頁式存儲管理
1)基本原理。將程序的邏輯地址空間劃分為固定大小的頁(page)，而物理內存劃分為同樣大小的頁框(pageframe)。程序載入時，可將任意一頁放人內存中任意一個頁框，這些頁框不必連續，從而實現了離散分配。該方法需要CPU的硬體支持，來實現邏輯地址和物理地址之間的映射。在頁式存儲管理方式中地址結構由兩部構成，前一部分是頁號，後一部分為頁內地址，如圖4-2所示。
這種管理方式的優點是，沒有外碎片，每個內碎片不超過頁大比前面所討論的幾種管理方式的最大進步是，一個程序不必連續存放。這樣就便於改變程序佔用空間的大小(主要指隨著程序運行，動態生成的數據增多，所要求的地址空間相應增長)。缺點是仍舊要求程序全部裝入內存，沒有足夠的內存，程序就不能執行。
2)頁式管理的數據結構。在頁式系統中進程建立時，操作系統為進程中所有的頁分配頁框。當進程撤銷時收回所有分配給它的頁框。在程序的運行期間，如果允許進程動態地申請空間，操作系統還要為進程申請的空間分配物理頁框。操作系統為了完成這些功能，必須記錄系統內存中
實際的頁框使用情況。操作系統還要在進程切換時，正確地切換兩個不同的進程地址空間到物理內存空間的映射。這就要求操作系統要記錄每個進程頁表的相關信息。為了完成上述的功能，—個頁式系統中，一般要採用如下的數據結構。
進程頁表：完成邏輯頁號(本進程的地址空間)到物理頁面號(實際內存空間)的映射。
每個進程有一個頁表，描述該進程佔用的物理頁面及邏輯排列順序。
物理頁面表：整個系統有一個物理頁面表，描述物理內存空間的分配使用狀況，其數據結構可採用位示圖和空閑頁鏈表。
請求表：整個系統有一個請求表，描述系統內各個進程頁表的位置和大小，用於地址轉換也可以結合到各進程的PCB(進程式控制制塊)里。
3）頁式管理地址變換
在頁式系統中，指令所給出的地址分為兩部分：邏輯頁號和頁內地址。CPU中的內存管理單元(MMU)按邏輯頁號通過查進程頁表得到物理頁框號，將物理頁框號與頁內地址相加形成物理地址(見圖4-3)。上述過程通常由處理器的硬體直接完成，不需要軟體參與。通常，操作系統只需在進程切換時，把進程頁表的首地址裝入處理器特定的寄存器中即可。一般來說，頁表存儲在主存之中。這樣處理器每訪問一個在內存中的操作數，就要訪問兩次內存。第一次用來查找頁表將操作數的邏輯地址變換為物理地址；第二次完成真正的讀寫操作。這樣做時間上耗費嚴重。為縮短查找時間，可以將頁表從內存裝入CPU內部的關聯存儲器(例如，快表)中，實現按內容查找。此時的地址變換過程是：在CPU給出有效地址後，由地址變換機構自動將頁號送人快表，並將此頁號與快表中的所有頁號進行比較，而且這種比較是同時進行的。若其中有與此相匹配的頁號，表示要訪問的頁的頁表項在快表中。於是可直接讀出該頁所對應的物理頁號，這樣就無需訪問內存中的頁表。由於關聯存儲器的訪問速度比內存的訪問速度快得多。
(2)段式存儲管理
1)基本原理。
在段式存儲管理中，將程序的地址空間劃分為若干個段(segment)，這樣每個進程有一個二維的地址空間。在前面所介紹的動態分區分配方式中，系統為整個進程分配一個連續的內存空間。而在段式存儲管理系統中，則為每個段分配一個連續的分區，而進程中的各個段可以不連續地存放在內存的不同分區中。程序載入時，操作系統為所有段分配其所需內存，這些段不必連續，物理內存的管理採用動態分區的管理方法。在為某個段分配物理內存時，可以採用首先適配法、下次適配法、最佳適配法等方法。在回收某個段所佔用的空間時，要注意將收回的空間與其相鄰的空間合並。段式存儲管理也需要硬體支持，實現邏輯地址到物理地址的映射。程序通過分段劃分為多個模塊，如代碼段、數據段、共享段。這樣做的優點是：可以分別編寫和編譯源程序的一個文件，並且可以針對不同類型的段採取不同的保護，也可以按段為單位來進行共享。總的來說，段式存儲管理的優點是：沒有內碎片，外碎片可以通過內存緊縮來消除；便於實現內存共享。缺點與頁式存儲管理的缺點相同，進程必須全部裝入內存。
2)段式管理的數據結構。
為了實現段式管理，操作系統需要如下的數據結構來實現進程的地址空間到物理內存空間的映射，並跟蹤物理內存的使用情況，以便在裝入新的段的時候，合理地分配內存空間。
·進程段表：描述組成進程地址空間的各段，可以是指向系統段表中表項的索引。每段有段基址(baseaddress)。
·系統段表：系統所有佔用段。
·空閑段表：內存中所有空閑段，可以結合到系統段表中。
3)段式管理的地址變換。
在段式管理系統中，整個進程的地址空間是二維的，即其邏輯地址由段號和段內地址兩部分組成。為了完成進程邏輯地址到物理地址的映射，處理器會查找內存中的段表，由段號得到段的首地址，加上段內地址，得到實際的物理地址(見圖4—4)。這個過程也是由處理器的硬體直接完成的，操作系統只需在進程切換時，將進程段表的首地址裝入處理器的特定寄存器當中。這個寄存器一般被稱作段表地址寄存器。
4．頁式和段式系統的區別
頁式和段式系統有許多相似之處。比如，兩者都採用離散分配方式，且都通過地址映射機構來實現地址變換。但概念上兩者也有很多區別，主要表現在：
·頁是信息的物理單位，分頁是為了實現離散分配方式，以減少內存的外零頭，提高內存的利用率。或者說，分頁僅僅是由於系統管理的需要，而不是用戶的需要。段是信息的邏輯單位，它含有一組其意義相對完整的信息。分段的目的是為了更好地滿足用戶的需要。
·頁的大小固定且由系統決定，把邏輯地址劃分為頁號和頁內地址兩部分，是由機器硬體實現的。段的長度不固定，且決定於用戶所編寫的程序，通常由編譯系統在對源程序進行編譯時根據信息的性質來劃分。
·頁式系統地址空間是一維的，即單一的線性地址空間，程序員只需利用一個標識符，即可表示一個地址。分段的作業地址空間是二維的，程序員在標識一個地址時，既需給出段名，又需給出段內地址。


原理作業10. 頁式存儲管理和段式存儲管理的工作原理特點、特點
及優劣。

答：頁式管理的基本思想是：為了更好地利用分區存儲管理中
所產生的"零頭"問題，允許把一個作業存放在不連續的內存塊中，
又可以連續運行，它允許只調入用戶作業中常用部分，不常用部分
不長期駐留內存，有效提高了內存的利用率。

頁式存儲管理的工作原理：
A、劃分實頁：將物理內存劃分成位置固定、大小相同的"塊"（實頁
面）。
B、劃分虛頁：將用戶邏輯地址空間也分成同樣大小的頁面，成為虛
擬空間的虛頁面。
C、建立頁表：有時稱為頁面表或頁面映射表（PMT）。每個作業一
張，按虛頁號進行登記，其基本的內容有特徵位（表示該頁是否
在內存、實頁號以及對應外存的地址。
D、地址變換：將虛頁面的邏輯地址轉化為實頁面的物理地址，在程
序執行時改變為物理地址，屬於作業的動態重定位，一般由地址
轉換機構（硬體）完成。

特點：
允許一個作業存放在不連續的內存塊中而又能保證作業連續得以運行
，既不需要移動內存中的信息，又可較好地解決零頭。

優點：
a、不要求作業存放在連續的內存塊中，有效地解決零頭。
b、允許用戶作業不是一次集中裝入內存而是根據需要調入，作業中
不常用部分不長期駐留內存，而本次運行的不用部分根本就不裝
入內存。
c、提供了虛存，使用戶作業地址空間不再受內存可用空間大小的限
制。

缺點：
a、頁式管理在內存的共享和保護方面還欠完善。
b、頁面大小相同，位置不能動態增加。
c、往往需要多次缺頁中斷才能把所需的信息完整地調入內存。

段式存儲管理的基本思想是：把程序按內容或過程（函數）關系
分成段，每段有自己的名字。一個用戶作業或進程所包含的段對應於
一個二維線性虛擬空間，也就是一個二維虛擬存儲器。段式管理程序
以段為單位分配內存，然後通過地址映射機構把段式虛擬存儲地址轉
化為內存中的實際地址。和頁式管理一樣，段式管理也採用只把那些
經常訪問的段駐留內存，而把那些在將來一段時間內不被訪問的段放
在外存，待需要時自動調入內存的方法實現二維虛擬存儲器。按照作
業的邏輯單位--段，來分配內存，適合程序的邏輯結構，方便用戶設
計程序。

段式存儲管理的工作原理：
A、採用二維地址空間，如段號（S）、頁號（P）和頁內單元號（D）；
B、系統建兩張表格每一作業一張段表，每一段建立一張頁表，段表
指出該段的頁表在內存中的位置；
C、地址變換機構類似頁式機制，只是前面增加一項段號。

特點：
a、每一段分成若干頁，再按頁式管理，頁間不要求連續；
b、用分段方法分配管理作業，用分頁方法分配管理內存；

優點：
便於段的共享和保護、段的動態增長以及動態連接。

缺點：
為了消除零頭和允許段的動態增長，需要花費CPU的大量時間在內存
中移動作業的分段，而且段的大小也給外存管理帶來困難。

Ⅶ 頁式存儲管理和段式存儲管理的區別

段式與頁式存儲管理的比較如下表所示。

段式
頁式

分段由用戶設計劃分，每段對應一個相應的的程序模塊，有完整的邏輯意義。
分頁用戶看不見，由操作系統為內存管理劃分。

段面是信息的邏輯單位
頁面是信息的物理單位

便於段的共享，執行時按需動態鏈接裝入。
頁一般不能共享

段長不等，可動態增長，有利於新數據增長。
頁面大小相同，位置不能動態增長。

二維地址空間：段名、段中地址；段號、段內單元號
一維地址空間

管理形式上象頁式，但概念不同
往往需要多次缺頁中斷才能把所需信息完整地調入內存

實現頁（段）的共享是指某些作業的邏輯頁號（段號）對應同一物理頁號（內存中該段的起始地址）。頁（段）的保護往往需要對共享的頁面（段）加上某種訪問許可權的限制，如不能修改等；或設置地址越界檢查，對於頁內地址（段內地址）大於頁長（段長）的存取，產生保護中斷。

Ⅷ 操作系統-04-操作系統的存儲管理和設備管理

早期的計算機由於結構較為簡單，存儲容量小，並不需要過多的的存儲管理。

隨著計算機和程序越來越復雜，使得存儲管理成為必要。

單一連續分配是最簡單的內存分配方式

只能在單用戶、單進程的操作系統中使用

固定分區分配是支持多道程序的最簡單存儲分配方式

內存空間被劃分為若干固定大小的區域

每個分區只提供給一個程序使用，互不幹擾

根據進程實際需要，動態分配內存空間

不需要新建空閑鏈表節點

只需要把空閑區的容量增大為包括回收區的容量即可

將回收區和空閑區合並

新的空閑區使用原來回收區的地址

將兩個空閑區和中間的回收區合並

新的空閑區使用空閑區1的地址

為回收區創建新的空閑節點

將該節點插入到相應的空閑區鏈表中

上面的部分主要是從物理的角度講解內存管理，這部分主要是講解操作系統是怎麼管理進程的內存空間。

字塊 是相對於物理設備的定義， 頁面 是相對邏輯空間的定義。

頁式存儲管理主要是將進程邏輯空間等分成若干大小的頁面，相應的把物理內存空間分成與頁面大小的物理塊，以頁面為單位把進程空間裝進物理內存中分散的物理塊。

頁面大小應該適中，過大難以分配，過小內存碎片過多，通常是512B~8K。

頁表 記錄進程邏輯空間於物理空間的映射

在頁式存儲管理， 頁地址 = 頁號 + 頁內偏移

現代計算機系統中，可以支持非常大的邏輯 地址空間(2 ^32~2 64)，這樣，頁表就 變得非常大，要佔用非常大的內存空間，如， 具有32位邏輯地址空間的分頁系統，規定頁 面大小為4KB，則在每個進程頁表中的頁表 項可達1M(2^20)個，如果每個頁表項佔用 1Byte，故每個進程僅僅頁表就要佔用1MB 的內存空間。

為了解決這個問題，引入了多級頁表。

多級頁表有一個根頁表，每一個字塊指向了內存中的一片空間，這塊空間存儲的是二級頁表。以此類推，最後一級頁表指向的字塊才是進程實際使用的內存。通過這種分級機制，大大減少了進程中頁表數佔用的空間。

段式存儲管理將進程邏輯空間劃分成若干段(非等分），段的長度由連續邏輯的長度決定。

例如一個程序有主函數MAIN、子程序段X、子函數Y等，這個時候會根據每一個函數的邏輯長度來分配邏輯空間。

頁表由 頁號 和 基址 組成，但在段式存儲管理中由於每一段的長度是不固定的，段表由 段號 、 基址 以及 段長 組成。

在段式存儲管理， 段地址 = 段號 + 段內偏移

分頁可以有效提高內存利用率(雖然說存在頁內碎片)

分段可以更好滿足用戶需求

兩者結合，形成段頁式存儲管理

先將邏輯空間按段式管理分成若干段，再把段內空間按頁式管理等分成若干頁。

在段頁式存儲管理中， 段頁地址 = 段號 + 段內頁號 + 頁內地址

有些進程實際需要的內存很大，超過物理內存的容量。
由於操作系統的多道程序設計，使得每個進程可用物理內存更加稀缺。
不可能無限增加物理內存，物理內存總有不夠的時候，於是便有了虛擬內存的概念。

虛擬內存是操作系統內存管理的關鍵技術，使得多道程序運行和大程序運行成為現實，她通過將進程所使用的內存進行劃分，將部分暫時不使用的內存放置在輔存。

根據局部性原理，程序運行時，無需全部裝入內存，裝載部分即可。如果訪問頁不在內存，則發出缺頁中斷，發起頁面置換。

從用戶層面看，程序擁有很大的空間，即是虛擬內存。

虛擬內存實際是對物理內存的補充，速度接近於內存，成本接近於輔存。

置換演算法一般有先進先出演算法(FIFO)、最不經常使用演算法(LFU)、最近最少使用演算法(LRU)。

從計算機組成原理篇章中，我們可以知道，CPU的高速緩存沒有數據時，需要從主存中載入數據。此時若主存中也沒有數據，則需要從輔存中載入頁面數據。

內存替換策略發生在Cache-主存層次、主存-輔存層次。Cache-主存層次的替換策略主要是為了解決 速度問題 ，

主存-輔存層次則。主要是為了解決 容量問題 。

順序文件是指按順序存放在存儲介質中的文件，例如磁帶的存儲特性使得磁帶文件只能存儲順序文件。

順序文件是所有邏輯文件當中存儲效率最高的。

可變長文件不適合使用順序文件格式存儲，索引文件是為了解決可變長文件存儲而發明的一種文件格式，索引文件需要配合索引表完成存儲的操作。

目錄的層級結構是樹狀的，成為目錄樹。

目錄樹中任何文件或目錄都只有唯一路徑。

對CPU而言，凡是對CPU進行數據輸入的都是輸入設備，凡是CPU進行數據輸出的都是輸出設備。

緩沖區主要是解決CPU與IO設備的速率不匹配的問題，減少CPU處理IO請求的頻率，提高CPU與IO設備之間的並行性。

專用緩沖區只適用於特定的IO進程，當這樣的IO進程比較多時，對內存的消耗也很大，所以操作系統劃出可供多個進程使用的公共緩沖區，稱之為緩沖池。

SPOOLing技術是關於慢速字元設備如何與計算機主機交換信息的一種技術，利用高速共享設備將低速的獨享設備模擬為高速的共享設備，邏輯上，系統為每一個用戶都分配了一台獨立的高速獨享設備，是一種虛擬設備技術。

SPOOLing技術把同步調用低速設備改為非同步調用。在輸入、輸出之間增加了排隊轉儲環節(輸入井、輸出井)，SPOOLing負責輸入(出)井與低速設備之間的調度，邏輯上，進程直接與高速設備交互，減少了進程的等待時間。

Ⅸ 操作系統中的分區存儲管理和分頁存儲管理的優點和缺點各是什麼

一、分區存儲管理

1、固定分區：

優點：易於實現、開銷小

缺點：存在內部碎片(分區內未被利用空間)、分區總數固定，限制了並發執行的程序數量。

2、動態創建分區：按照程序申請要求分配。

優點： 沒有內部碎片

缺點：有外部碎片(難以利用的小空閑分區)

二、頁式存儲管理

優點： 沒有外部碎片，最後一頁可能有內碎片但不大; 程序不必連續存放;便於改變程序佔用空間大小。

缺點： 程序仍需要全部裝入內存。

Ⅹ （存儲管理）01.分頁式存儲管理

將內存劃分為若干個大小相等的分區，叫做塊；將邏輯空間劃分出與塊大小一致的分區，叫做頁。作業運行時，通過地址重定位技術，實現頁與塊的對應。這樣就以頁的方式來管理存儲塊，就叫分頁式存儲管理。

在分配存儲塊時，會根據作業的邏輯地址的大小計算所需要多少個存儲塊，然後查找空閑塊並更新空閑塊的狀態為佔用；回收存儲塊時，會將作業關聯的所有空閑塊的狀態設置為空閑。記錄空閑塊狀態的方法有兩種：點陣圖法和鏈表法。

在分配存儲塊之後，就在頁表中，增加頁和塊對應關系的記錄；同理，回收存儲塊時，就會刪除對應記錄。

訪問存儲塊時，就會根據邏輯地址的頁號，在頁表找到對應的塊號，然後再通過塊號計算出物理地址，找到對應的存儲塊。如下圖：

補充

頁表：記錄頁號與塊號對應關系的表，包含頁號和塊號兩個欄位。

邏輯地址：由 「頁號」 和 「頁內地址」 組成。其中頁內地址是通過頁大小來決定。

例如：邏輯地址長度為 16 位，頁大小是 1kb （二的十次冪），那麼頁內地址占低十位，高六位是頁號。如下：

在重定位存儲塊時，需要訪問頁表。為了加快重定位，就會通過快表（聯想存儲器，記錄常用的頁號和塊號的對應關系）來快速通過頁號找到對應的塊號。但是如果不能通過快表找到對應的塊號，那麼就會按照查找頁表的方式來完成重定位。