操作系统存储机制主要涉及主存(内存)的管理,包括空间的分配、回收、提高利用率、扩充以及对信息提供保护。以下是几个关键概念:
主存存储器:
主存是计算机系统中用于存放信息和程序的主要场所,是操作系统存储机制管理的核心对象。
逻辑地址:
逻辑地址是由程序员使用的符号(如标识符、变量名)决定的地址,它从0号单元开始编址并按顺序分配。逻辑地址不是操作系统中主存的真实地址,而是需要通过地址重定位转换为物理地址。
物理地址:
物理地址是主存中实际存储单元的地址,逻辑地址通过地址重定位过程转换为物理地址。
地址空间:
逻辑地址所组成的地址空间称为逻辑地址空间。逻辑地址可以通过地址重定位转换为绝对地址(物理地址)。
动态重定位:
动态重定位是在程序运行时完成逻辑地址与物理地址的转换。这种机制依赖硬件地址变换机构,如基地址寄存器(BR)等。动态重定位的优点包括程序在执行期间可以被换入和换出主存,让主存的使用更灵活,且可在主存空间中移动以消除碎片,也不必给程序分配连续的空间,更简单的实现共享等。
分区存储管理:
这是一种早期的内存管理方法,基本思想是将主存的用户区划分为若干区域,每个区域分配给一个用户程序使用,并限定它们只能在自己的区域中运行。
虚拟内存:
虚拟内存是一种内存管理技术,它允许程序使用比物理内存更大的地址空间。它通过操作系统将部分数据放在磁盘上,并在需要时交换到内存中,从而扩展了可用内存。
分页存储管理:
分页存储管理是另一种内存管理技术,它将虚拟地址空间划分为固定大小的页,而物理内存被划分为同样大小的帧。页表用于跟踪虚拟页和物理帧之间的映射关系。这种机制允许更有效地利用内存,并支持虚拟内存的按需分页。
这些概念构成了操作系统存储机制的基础,它们共同工作以确保计算机系统中的内存资源得到有效和高效的管理。