操作系统：存储管理概述

Posted 2021-06-12 Zeker62

前言

存储器是冯诺依曼型计算机五大功能部件之一，用于存放程序（指令）、操作数（数据）以及操作结果。

在计算机系统中，存储器分为主存和辅存两大类：

• 主存：主存储器，或者称之为内存。CPU可以直接访问主存储器中的指令和数据，但是不能直接访问辅助存储器。主存分为系统区和用户区两个区域
  • 系统区：当系统初始化启动的时候，操作系统内核将自己的代码和静态数据结构加载到主存的底端，这部分存储空间不能被修改、不再释放、不被覆盖。
  • 用户区：在系统初始化结束之后，操作系统开始对其余空间进行动态管理，为用户程序和内核服务例行程序的运行系统动态分配主存，并在结束的时候释放。
• 辅存：辅助存储器。比如移动硬盘，机械硬盘，U盘等。

存储管理是对主存中的用户区进行管理的，其目的是尽可能地方便用户和提高主存空间的利用率，使主存在成本、规模和速度之间有较好的平衡

存储器的存储结构

现代通用计算机的存储结构分为三层：

• CPU寄存器
• 主存
• 辅存

还可以根据具体的功能分工细划为：

• 寄存器
• 高速缓存
• 主存储器
• 磁盘缓存
• 磁盘
• 可移动存储介质等

在存储层次中越往上，存储介质的访问速度越快，价格也越高，相对存储容量也较小

存储管理的功能

光有一个强大的主存硬件是不够的，要想获得优质的体验需要软件来进行功能的加持。
存储管理的功能如下：

1. 主存空间的分配和去配
   要主存空间允许容纳多个作业和进程，需要解决主存空间的分配问题。
   回收存储空间的工作叫主存的去配
2. 实现地址转换
   地址转换工作也叫重定位
   把一组空间之中的逻辑地址转换为主存空间中与之对应的物理地址。
3. 主存空间的共享和保护
   主存空间的共享可以提高主存的利用率，既可以共享资源也可以共享主存的某些区域。
   防止各个作业互相干扰，保护各个区域内信息不受破坏，必须实现存储保护。存储保护由硬件和软件共同实现。
4. 主存空间的扩充
   运用软硬件结合的技术对存储空间进行扩充