操作系统存储管理
计算机操作系统存储管理
计算机操作系统存储管理计算机操作系统存储管理是指操作系统在运行过程中管理和控制计算机的存储资源的一种机制。
它负责分配和回收内存，以及保护和管理进程的内存访问权限。
存储管理是操作系统中的一个重要子系统，对系统的性能和稳定性具有重要影响。
本文将介绍计算机操作系统存储管理的基本原理、常见的存储管理技术以及其在实际应用中的作用。
一、存储管理的基本原理在计算机系统中，存储器扮演着重要的角色，它用于存储程序、数据和系统状态。
计算机操作系统存储管理的基本原理是将物理内存划分为多个逻辑区域，每个区域被分配给不同的程序或进程使用。
操作系统维护一个内存分配表，记录每个逻辑区域的使用情况，并根据请求进行内存分配与回收。
当进程创建时，操作系统将为其分配一定大小的内存，当进程终止时，操作系统会回收这些内存资源。
同时，存储管理还负责处理内存碎片问题，通过内存的动态分配与合并来最大化利用内存资源。
二、常见的存储管理技术1. 基于固定分区的存储管理技术基于固定分区的存储管理技术是最早的一种存储管理方法。
它将物理内存划分为若干固定大小的分区，每个分区只能分配给一个进程使用。
该方法简单直观，但由于分区的固定大小，会产生很多内存碎片，不利于内存的高效利用。
2. 基于可变分区的存储管理技术为了解决内存碎片问题，出现了基于可变分区的存储管理技术。
这种技术允许每个进程动态地申请和释放内存空间，分区的大小可以根据进程的需要进行调整。
它相对于固定分区的方法更加灵活，能够提高内存利用率，但也存在内存碎片问题。
3. 页式存储管理技术页式存储管理技术将物理内存和逻辑内存划分为固定大小的页块，进程的地址空间也被划分为相同大小的页。
通过将逻辑地址转换为物理地址，实现了逻辑内存与物理内存的映射。
该技术可以很好地解决内存碎片问题，并且方便创建和销毁进程，但需要额外的地址转换开销。
4. 段式存储管理技术段式存储管理技术将进程的逻辑地址空间划分为若干段，每个段具有不同的长度和属性。
计算机操作系统中的文件系统和存储管理
计算机操作系统中的文件系统和存储管理计算机操作系统作为整个计算机系统的核心，负责管理和控制计算机硬件和软件资源的使用。
其中，文件系统和存储管理是操作系统中重要的子系统，负责管理计算机中的文件和存储设备。
本文将介绍计算机操作系统中的文件系统和存储管理的作用、原理以及常见实现方式。
一、文件系统文件系统是操作系统中的一个重要组成部分，它负责管理和组织计算机中的文件，使用户能够方便地创建、访问、修改和删除文件。
文件系统在操作系统层次上对存储介质进行抽象，将存储设备上的数据组织为一个个文件，并提供了对文件的操作接口。
常见的文件系统有FAT、NTFS（在Windows系统中使用）、EXT4（在Linux系统中使用）等。
文件系统的主要功能如下：1. 文件的创建与删除：文件系统提供了创建和删除文件的接口，用户可以根据需要创建和删除文件。
2. 文件的读写操作：用户可以通过文件系统对文件进行读写操作，包括从文件中读取数据和向文件中写入数据。
3. 文件的共享与保护：文件系统可以对文件进行共享和保护，以控制不同用户对文件的访问权限。
4. 文件的组织和管理：文件系统可以对文件进行组织和管理，包括对文件进行分类、组合和命名等。
文件系统的实现方式一般采用了目录结构，它通过目录（或文件夹）来组织和管理文件。
目录可以看作是一个文件索引的表格，它记录了文件的位置、大小、权限等信息，使用户可以根据文件名或路径找到相应的文件。
二、存储管理存储管理是操作系统中的另一个重要组成部分，它负责管理计算机中的存储设备，包括内存、硬盘等，以使其能够高效地存储和检索数据。
存储管理的主要功能如下：1. 内存管理：存储管理负责对计算机中的内存进行管理，包括内存的分配与释放、内存的保护与共享等。
通过内存管理，操作系统可以为不同的进程提供独立的地址空间，保证它们之间的互不干扰。
2. 虚拟存储：虚拟存储是一种将物理内存和辅助存储设备（如硬盘）结合起来使用的技术。
深入了解计算机操作系统的存储管理
深入了解计算机操作系统的存储管理计算机操作系统是计算机系统的核心组成部分，为计算机软件和硬件的协调运行提供支持。
计算机内存是计算机硬件中的重要组成部分，是计算机系统运行的基础。
在计算机操作系统中，存储管理是最基本的操作之一。
本文将深入探讨计算机操作系统中的存储管理。
一、存储管理概述在计算机操作系统中，存储管理主要包括内存分配和内存回收两个方面。
内存分配是指在计算机系统启动时，将内存分为多个块，并为进程和线程分配所需的内存，以保证它们可以正常运行；内存回收是指在进程和线程退出时，将分配给它们的内存释放给系统，以便供其他进程和线程使用。
二、内存分配技术为了更好地满足进程和线程的内存需求，计算机操作系统采用了多种内存分配技术，包括动态内存分配和静态内存分配两种。
1、动态内存分配动态内存分配是指在进程和线程运行时，根据其实际内存需求进行内存分配。
操作系统通常采用分区技术对内存进行分配，可以分为固定分区和动态分区两种。
(1) 固定分区固定分区是指将内存分为若干个固定大小的分区，每个分区只能分配给一个进程或线程使用。
由于分区大小固定，因此容易产生“内存碎片”的问题，如果分区大小过小会浪费内存，如果分区大小过大则会导致分配不均。
因此，固定分区在实际应用中并不常用。
(2) 动态分区动态分区是指将内存分为若干个不固定大小的分区，每个分区可以根据进程或线程的实际内存需求进行分配。
动态分区主要解决了固定分区的一些问题，但也会产生“内存碎片”问题。
2、静态内存分配静态内存分配是指在编译时就将内存分配给进程或线程，并在运行时不再进行内存分配。
静态内存分配主要用于一些固定的程序或数据结构上，通常不适用于通用操作系统中。
三、内存回收技术在进程或线程退出时，需要将其占用的内存释放，并返还给系统。
内存回收主要包括两种技术，分别为手动回收和自动回收。
1、手动回收手动回收是指在编写程序时，由程序员手动释放所分配的内存。
手动回收需要注意内存泄漏和悬挂指针等问题，需要程序员自己负责管理内存。
操作系统存储管理
操作系统存储管理在计算机的世界里，操作系统就像是一位有条不紊的大管家，而存储管理则是它手中的一项关键任务。
存储管理的职责是有效地管理计算机的内存和外存资源，以确保程序能够顺利运行，数据能够安全存储和快速访问。
想象一下，如果计算机的存储系统是一个杂乱无章的仓库，程序和数据随意堆放，那么计算机的运行效率将会变得极其低下，甚至可能会出现错误。
因此，操作系统的存储管理就显得尤为重要。
首先，我们来谈谈内存管理。
内存是计算机中程序运行时直接使用的存储空间，它的速度快但容量相对较小。
内存管理的主要任务之一就是合理地分配内存给各个程序，确保它们能够正常运行，同时避免内存的浪费和冲突。
当一个程序需要运行时，操作系统会为它分配一块足够的连续内存空间。
这就像是在一个有限的房间里为客人安排合适的座位一样。
为了实现高效的内存分配，操作系统采用了多种策略，比如分区分配法、分页存储管理和分段存储管理等。
分区分配法是将内存划分为若干个固定大小或可变大小的分区，然后将程序分配到合适的分区中。
这种方法简单直观，但容易产生内存碎片，即一些无法被利用的小空闲区域。
分页存储管理则将内存划分为固定大小的页，程序也被分成同样大小的页。
这样，操作系统可以更灵活地分配内存，减少了内存碎片的产生。
但它也有缺点，比如页表的维护会带来一定的开销。
分段存储管理则是根据程序的逻辑结构将其分成不同的段，比如代码段、数据段等。
这种方式更符合程序的逻辑，但也需要更复杂的管理机制。
除了内存分配，内存保护也是内存管理的重要任务。
操作系统要确保一个程序只能访问自己被分配的内存区域，不能越界访问其他程序的内存，以保证系统的安全性和稳定性。
接下来，我们说说外存管理。
外存，比如硬盘，具有大容量但速度较慢的特点。
外存管理主要涉及文件系统和存储设备的管理。
文件系统就像是一个图书馆的分类系统，它将外存中的数据组织成文件和目录的形式，方便用户查找和使用。
文件系统需要考虑文件的命名、存储位置、访问权限等诸多方面，以提供高效、可靠的文件存储和访问服务。
操作系统存储管理与文件系统
操作系统存储管理与文件系统操作系统是计算机系统中的关键组成部分，它负责协调和管理计算机硬件和软件资源的分配和调度。
其中，存储管理和文件系统是操作系统的两个重要模块。
本文将就操作系统存储管理和文件系统的概念、原理以及其在计算机系统中的作用进行探讨。
一、存储管理存储管理是操作系统中的一个重要模块，它负责管理和分配计算机的内存资源。
操作系统使用存储管理来维护系统的内存层次结构，包括主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、固态硬盘等）。
存储管理的主要任务包括内存分配、地址转换、内存保护和内存回收等。
1. 内存分配内存分配是指操作系统管理内存资源的过程。
在计算机系统中，每个进程都需要一定数量的内存来存储程序代码、数据和运行时堆栈等信息。
操作系统通过内存分配算法，将可用的内存空间划分给不同的进程，以保证每个进程都能得到所需的内存资源。
2. 地址转换地址转换是存储管理的关键环节之一。
由于物理内存和进程的虚拟地址空间并不一致，操作系统需要通过地址转换机制将虚拟地址映射到物理地址上。
常见的地址转换技术包括分段、分页和段页式转换等。
3. 内存保护内存保护是保证系统安全和稳定性的重要手段。
操作系统通过内存保护机制，防止多个进程之间相互干扰或越界访问内存空间，以保证系统运行的稳定性和安全性。
4. 内存回收内存回收是指操作系统在进程结束或者内存资源紧张时，将不再使用的内存空间回收并释放给其他进程使用。
内存回收的主要方式包括垃圾回收、页面置换等。
二、文件系统文件系统是管理计算机存储设备上的文件和目录结构的一种机制。
它为用户和应用程序提供了方便的访问和管理文件的接口。
文件系统通过文件管理、目录管理和文件存储管理等模块，实现了对文件的组织和存储。
1. 文件管理文件管理是文件系统中的核心功能之一，它负责文件的创建、打开、关闭、读写和删除等操作。
文件管理还包括文件的权限管理、属性管理和空间管理等。
操作系统通过文件管理，使用户和应用程序能够方便地进行文件的操作和管理。
31操作系统_存储管理
31操作系统_存储管理在计算机的世界里，操作系统就像是一个大管家，负责统筹和管理着各种资源，让计算机能够有条不紊地运行。
而存储管理，则是这个大管家工作中的一个重要环节。
想象一下，计算机的存储就像是一个巨大的仓库，里面存放着各种各样的数据和程序。
存储管理的任务就是要确保这些“货物”能够被合理地存放、取用和保护，同时还要最大程度地提高仓库的空间利用率。
首先，我们来谈谈存储管理中的分区存储管理。
这就好比把仓库划分成不同的区域，每个区域有固定的大小。
早期的操作系统常常采用这种方式。
固定分区就是事先把仓库划分成几个大小固定的区域，每个程序进来就只能放在规定的区域里。
这种方式简单直接，但缺点也很明显，如果程序太大，放不进某个区域，那就没办法了；如果程序很小，却占了一个大区域，就会造成空间的浪费。
为了改进这个问题，出现了动态分区。
它就灵活多了，根据程序的实际大小来划分区域。
程序进来的时候，系统会找一块足够大的空闲区域给它。
但是，这又带来了新的麻烦，那就是容易产生碎片。
就像仓库里的货物摆放不整齐，到处都是小块的空闲空间，很难再利用起来。
为了减少碎片的产生，又有了分页存储管理。
这就像是把仓库的地面划分成一个个同样大小的格子，数据和程序被分成固定大小的页，存放在这些格子里。
这样一来，空间的利用更加精细，碎片问题得到了一定的缓解。
但是，分页也有它的不足，那就是页表可能会很大，占用不少内存。
接着是分段存储管理。
分段是根据程序的逻辑结构来划分的，比如把一个程序的不同功能模块分成不同的段。
这样更符合人们的思维习惯，也方便程序的共享和保护。
不过，分段也不是完美的，它可能会导致外部碎片的产生。
为了解决分页和分段各自的问题，结合两者优点的段页式存储管理应运而生。
先分段，再分页，既照顾了程序的逻辑结构，又提高了空间利用率。
在存储管理中，还有一个重要的概念就是虚拟存储。
它就像是给计算机制造了一个“假象”，让计算机觉得自己拥有比实际更多的内存。
操作系统之存储管理
一个编译好的程序存在于它自己的逻辑地址空间中，运行时，要把它装入内存空间，图 3.2 显示了一个作业在编译前、编译后及装入内存后不同的地址空间。
1000b 1100b
Mov R1,[1200]
1000b 1100b
Mov R1,[200]
1200b
6817
1200b
6817
1299b
1299b
重定位寄存器
逻辑地址 200b
1000b
1200b 内存地址
（a） 采用静态重定位后的内存空间 （b） 采用动态重定位时内存空间及地址重定位示意图
图 3.3 静态地址重定位和动态地址重定位示意图
静态地址重定位的优点是通过重定位装入程序，实现逻辑地址到物理地址的转化，不需 要硬件的支持，可在任何机器上实现。早期的操作系统中大多数采用这种方法。缺点是程序 必须占用连续的内存空间，且一旦装入内存后，因为逻辑地址已被改变，就不便再移动，不 利于内存空间的利用。所以静态地址重定位只适用于静态的内存分配方式。
⑵ 动态地址重定位 动态地址重定位是在程序执行期间进行的。一般说来，这种转换由专门的硬件机构来完 成，通常采用一个重定位寄存器，在每次进行存储访问时，对取出的逻辑地址加上重定位寄 存器的内容，形成正确的物理地址，重定位寄存器的内容是程序装入内存的起始地址，如图 3.3（b）所示。 动态地址重定位的优点是不要求程序装入固定的内存空间，在内存中允许程序再次移动 位置，而且可以部分地装入程序运行，也便于多个作业共享同一程序的副本，因此，现代计 算机系统广泛采用动态地址重定位技术。动态地址重定位技术缺点是需要硬件支持，而且实
实验四 操作系统存储管理实验报告
实验四操作系统存储管理实验报告一、实验目的本次操作系统存储管理实验的主要目的是深入理解操作系统中存储管理的基本原理和方法，通过实际操作和观察，掌握内存分配、回收、地址转换等关键技术，提高对操作系统存储管理机制的认识和应用能力。
二、实验环境操作系统：Windows 10开发工具：Visual Studio 2019三、实验原理1、内存分配方式连续分配：分为单一连续分配和分区式分配（固定分区和动态分区）。
离散分配：分页存储管理、分段存储管理、段页式存储管理。
2、内存回收算法首次适应算法：从内存低地址开始查找，找到第一个满足要求的空闲分区进行分配。
最佳适应算法：选择大小最接近作业需求的空闲分区进行分配。
最坏适应算法：选择最大的空闲分区进行分配。
3、地址转换逻辑地址到物理地址的转换：在分页存储管理中，通过页表实现；在分段存储管理中，通过段表实现。
四、实验内容及步骤1、连续内存分配实验设计一个简单的内存分配程序，模拟固定分区和动态分区两种分配方式。
输入作业的大小和请求分配的分区类型，程序输出分配的结果（成功或失败）以及分配后的内存状态。
2、内存回收实验在上述连续内存分配实验的基础上，添加内存回收功能。
输入要回收的作业号，程序执行回收操作，并输出回收后的内存状态。
3、离散内存分配实验实现分页存储管理的地址转换功能。
输入逻辑地址，程序计算并输出对应的物理地址。
4、存储管理算法比较实验分别使用首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法进行内存分配和回收操作。
记录不同算法在不同作业序列下的内存利用率和分配时间，比较它们的性能。
五、实验结果与分析1、连续内存分配实验结果固定分区分配方式：在固定分区大小的情况下，对于作业大小小于或等于分区大小的请求能够成功分配，否则分配失败。
内存状态显示清晰，分区的使用和空闲情况一目了然。
动态分区分配方式：能够根据作业的大小动态地分配内存，但容易产生内存碎片。
2、内存回收实验结果成功回收指定作业占用的内存空间，内存状态得到及时更新，空闲分区得到合并，提高了内存的利用率。
操作系统_存储管理
操作系统_存储管理在计算机系统中，操作系统的存储管理是一项至关重要的任务。
它就像是一个精明的管家，负责合理地安排和管理计算机的存储空间，以确保各个程序和数据能够高效、安全地存储和访问。
想象一下，计算机的存储空间就像是一个巨大的仓库，而存储管理的任务就是决定哪些货物（数据和程序）应该放在哪个货架（存储区域）上，以及如何快速准确地找到它们。
如果没有有效的存储管理，这个仓库就会变得混乱不堪，导致程序运行缓慢、数据丢失甚至系统崩溃。
存储管理主要包括内存管理和外存管理两个方面。
内存管理是存储管理的核心，因为内存是计算机运行程序时直接使用的存储区域，其速度快但容量有限。
外存管理则主要负责长期存储数据和程序，如硬盘、U盘等，其容量大但速度相对较慢。
内存管理的首要任务是分配内存。
当一个程序需要运行时，操作系统必须为其分配足够的内存空间。
这可不是一件简单的事情，因为内存空间是有限的，而且不同的程序对内存的需求也各不相同。
为了解决这个问题，操作系统采用了多种内存分配策略，如连续分配和离散分配。
连续分配就像是把一块完整的土地分给一个家庭，这种方式简单直观，但容易造成内存碎片，降低内存的利用率。
离散分配则更加灵活，它将内存分成小块，根据程序的需求进行分配，就像把一个大房子分成多个小房间出租一样。
离散分配又分为分页存储管理和分段存储管理。
分页存储管理将内存空间划分成固定大小的页，程序也被分成同样大小的页。
这样，操作系统可以根据页的使用情况来分配和回收内存，提高了内存的利用率。
但分页管理可能会导致一个程序的页分散在不同的物理内存位置，增加了访问的时间。
分段存储管理则是根据程序的逻辑结构将其分成不同的段，如代码段、数据段等。
每个段有不同的访问权限和存储特点，这样更符合程序的逻辑结构，方便程序的编写和调试。
除了分配内存，内存管理还需要进行内存保护。
这就像是给每个房间都安装了门锁，只有拥有合法权限的程序才能访问相应的内存区域，防止一个程序误操作或恶意修改其他程序的内存数据，保障了系统的安全性和稳定性。
操作系统存储管理实验报告
操作系统存储管理实验报告一、实验目的操作系统的存储管理是计算机系统中非常重要的组成部分，它直接影响着系统的性能和资源利用率。
本次实验的目的在于深入理解操作系统中存储管理的基本原理和方法，通过实际操作和观察，掌握存储分配、回收、地址转换等关键技术，并对不同存储管理策略的性能进行分析和比较。
二、实验环境本次实验在 Windows 10 操作系统下进行，使用 Visual Studio 2019 作为编程环境，编程语言为 C+＋。
三、实验内容（一）固定分区存储管理1、原理固定分区存储管理将内存空间划分为若干个固定大小的分区，每个分区只能装入一道作业。
分区的大小可以相等，也可以不等。
2、实现创建一个固定大小的内存空间数组，模拟内存分区。
为每个分区设置状态标志（已分配或空闲），并实现作业的分配和回收算法。
3、实验结果与分析通过输入不同大小的作业请求，观察内存的分配和回收情况。
分析固定分区存储管理的优缺点，如内存利用率低、存在内部碎片等。
（二）可变分区存储管理1、原理可变分区存储管理根据作业的实际需求动态地划分内存空间，分区的大小和数量是可变的。
2、实现使用链表或数组来管理内存空间，记录每个分区的起始地址、大小和状态。
实现首次适应、最佳适应和最坏适应等分配算法，以及分区的合并和回收算法。
3、实验结果与分析比较不同分配算法的性能，如分配时间、内存利用率等。
观察内存碎片的产生和处理情况，分析可变分区存储管理的优缺点。
（三）页式存储管理1、原理页式存储管理将内存空间和作业都划分为固定大小的页，通过页表将逻辑地址转换为物理地址。
2、实现设计页表结构，实现逻辑地址到物理地址的转换算法。
模拟页面的调入和调出过程，处理缺页中断。
3、实验结果与分析测量页式存储管理的页面置换算法（如先进先出、最近最少使用等）的命中率，分析其对系统性能的影响。
探讨页大小的选择对存储管理的影响。
（四）段式存储管理1、原理段式存储管理将作业按照逻辑结构划分为若干个段，每个段有自己的名字和长度。
实验四操作系统存储管理实验报告
实验四操作系统存储管理实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解操作系统中存储管理的基本原理和方法，通过实际操作和观察，掌握内存分配与回收、页面置换算法等关键概念，并能够分析和解决存储管理中可能出现的问题。
二、实验环境本次实验在装有 Windows 操作系统的计算机上进行，使用了 Visual Studio 等编程工具和相关的调试环境。
三、实验内容（一）内存分配与回收算法实现1、首次适应算法首次适应算法从内存的起始位置开始查找，找到第一个能够满足需求的空闲分区进行分配。
在实现过程中，我们通过建立一个空闲分区链表来管理内存空间，每次分配时从表头开始查找。
2、最佳适应算法最佳适应算法会选择能够满足需求且大小最小的空闲分区进行分配。
为了实现该算法，在空闲分区链表中，分区按照大小从小到大的顺序排列，这样在查找时能够快速找到最合适的分区。
3、最坏适应算法最坏适应算法则选择最大的空闲分区进行分配。
同样通过对空闲分区链表的排序和查找来实现。
（二）页面置换算法模拟1、先进先出（FIFO）页面置换算法FIFO 算法按照页面进入内存的先后顺序进行置换，即先进入内存的页面先被置换出去。
在模拟过程中，使用一个队列来记录页面的进入顺序。
2、最近最久未使用（LRU）页面置换算法LRU 算法根据页面最近被使用的时间来决定置换顺序，最近最久未使用的页面将被置换。
通过为每个页面设置一个时间戳来记录其最近使用的时间，从而实现置换策略。
3、时钟（Clock）页面置换算法Clock 算法使用一个环形链表来模拟内存中的页面，通过指针的移动和页面的访问标志来决定置换页面。
四、实验步骤（一）内存分配与回收算法的实现步骤1、初始化内存空间，创建空闲分区链表，并为每个分区设置起始地址、大小和状态等信息。
2、对于首次适应算法，从链表表头开始遍历，找到第一个大小满足需求的空闲分区，进行分配，并修改分区的状态和大小。
3、对于最佳适应算法，在遍历链表时，选择大小最接近需求的空闲分区进行分配，并对链表进行相应的调整。
操作系统实验-存储管理
操作系统实验-存储管理操作系统实验-存储管理1、引言1.1 概述在操作系统中，存储管理是一个关键的任务。
它负责将程序和数据加载到内存中，管理内存的分配和回收，并确保不同进程之间的内存互不干扰。
本实验旨在深入了解并实践存储管理的相关概念和算法。
1.2 目的本实验的目的是让学生通过实际操作，了解存储管理的基本原理和常用算法，包括分页、分段和虚拟内存等。
通过实验，学生将学会如何实现内存分配和回收，以及处理内存碎片等问题。
1.3 实验环境- 操作系统：Windows、Linux、MacOS等- 编程语言：C、C++等2、实验步骤2.1 实验准备- 安装相应的开发环境和工具- 创建一个空白的项目文件夹，用于存放实验代码和相关文件2.2 实验一、分页存储管理- 理解分页存储管理的概念和原理- 实现一个简单的分页存储管理系统- 设计测试用例，验证分页存储管理的正确性和有效性2.3 实验二、分段存储管理- 理解分段存储管理的概念和原理- 实现一个简单的分段存储管理系统- 设计测试用例，验证分段存储管理的正确性和有效性2.4 实验三、虚拟存储管理- 理解虚拟存储管理的概念和原理- 实现一个简单的虚拟存储管理系统- 设计测试用例，验证虚拟存储管理的正确性和有效性3、实验结果分析3.1 分页存储管理结果分析- 分析分页存储管理系统的性能优缺点- 比较不同页面大小对系统性能的影响3.2 分段存储管理结果分析- 分析分段存储管理系统的性能优缺点- 比较不同段大小对系统性能的影响3.3 虚拟存储管理结果分析- 分析虚拟存储管理系统的性能优缺点- 比较不同页面置换算法对系统性能的影响4、总结与展望4.1 实验总结- 总结本次实验的收获和体会- 分析实验中遇到的问题和解决方法4.2 实验展望- 探讨存储管理领域的未来发展方向- 提出对本实验的改进意见和建议附件：无法律名词及注释：- 存储管理：操作系统中负责管理内存的任务，包括内存分配、回收和管理等功能。
操作系统-存储管理
操作系统-存储管理操作系统-存储管理一、引言存储管理是操作系统中重要的组成部分，它负责管理计算机系统中的存储器资源。
存储管理的任务包括内存分配、内存保护、内存回收等，通过有效的存储管理可以充分利用系统的存储资源，提高系统的运行效率和性能。
二、内存层次结构1、主存储器主存储器是计算机系统中最主要的存储器，它用于存放正在运行的程序和数据，是CPU直接访问的存储器。
主存储器一般被划分为若干个固定大小的块，每个块被称为一页，每一页可以存放一个进程的一部分或全部。
2、辅助存储器辅助存储器是主存储器的扩展，主要用于存储大容量的数据和程序。
辅助存储器包括硬盘、磁带等设备，其访问速度比主存储器慢，但容量较大。
三、内存管理1、内存分配方式a：静态分配静态分配是指在程序运行之前，就确定了程序在内存中的位置。
静态分配的优点是简单高效，但是会浪费存储资源。
b：动态分配动态分配是指程序在运行时，根据需要动态分配内存。
动态分配的优点是灵活高效，但是需要额外的内存管理开销。
2、内存管理算法a：首次适应算法首次适应算法是按照内存块的起始地质逐一查找，找到第一个大小大于等于要求的空闲的内存块进行分配。
b：最佳适应算法最佳适应算法是在所有满足要求的内存块中选择大小最小的内存块进行分配。
c：最差适应算法最差适应算法是在所有满足要求的内存块中选择大小最大的内存块进行分配。
3、内存保护内存保护是指通过访问权限控制，确保每个进程只能访问自己分配的内存空间，防止进程之间的干扰。
4、内存回收内存回收是指当进程不再使用某些内存空间时，将其释放给系统以便后续的内存分配。
内存回收可以通过标记清除算法、引用计数算法等方式实现。
四、虚拟内存管理1、虚拟内存机制虚拟内存是一种扩展的内存管理技术，它通过将部分程序或数据装入主存储器，并实现从辅助存储器到主存储器的动态迁移，提高了计算机系统的运行性能。
2、页面置换算法页面置换算法是指当主存储器已满时，需要置换出某些页面到辅助存储器中，以便为新的页面腾出空间。
《操作系统》存储管理实验报告
《操作系统》存储管理实验报告操作系统是计算机系统中最基础、最核心的软件之一，负责管理计算机硬件资源和提供资源的分配与调度。
而存储管理是操作系统中的重要组成部分，它负责管理计算机的内存，包括内存的分配、回收、保护等操作。
本文将针对存储管理进行实验，并撰写实验报告。
本次实验主要涉及以下内容：内存的分配与回收、内存的保护。
实验过程中，我首先根据操作系统的要求，设计了相应的算法用于内存的分配与回收。
并通过编写程序，验证了算法的正确性。
随后，我进一步研究了内存的保护机制，通过设置访问权限位和访问控制表，实现了对内存的合理保护。
在内存的分配与回收方面，我设计了一种简单的算法，首次适应算法。
具体实现如下：首先，将内存分为若干个块，每个块的大小为固定值。
当需要分配内存时，首先遍历内存块列表，找到第一个大小合适的块，将其分配给进程。
当进程终止时，将其占用的内存块回收，以便后续进程使用。
通过编写程序进行测试，结果表明该算法能够正确地进行内存的分配与回收。
在内存的保护方面，我采用了访问权限位和访问控制表的方式进行。
具体实现如下：首先，为每个进程分配一组访问权限位，记录了该进程能够访问的内存区域。
同时，设置一个访问控制表，记录了每个内存块的权限。
当进程访问一些内存块时，首先检查该进程的访问权限位，再与访问控制表中的权限进行比较，以确定该进程是否有权限访问该内存块。
通过编写程序进行测试，证明了该机制能够有效地保护内存。
总结来说，本次实验主要涉及了操作系统中的存储管理部分，包括内存的分配与回收、内存的保护。
通过设计算法和编写程序，我成功地实现了这些功能，并验证了其正确性。
通过本次实验，我进一步加深了对操作系统存储管理的理解，提高了编程和设计的能力。
操作系统 存储器管理
操作系统存储器管理在计算机系统中，操作系统的存储器管理是一项至关重要的任务。
它就像是一位精明的管家，负责合理地分配和管理计算机的内存资源，以确保各个程序能够高效、稳定地运行，同时避免出现资源浪费和冲突的情况。
要理解存储器管理，首先得明白什么是存储器。
简单来说，存储器就是计算机用于存储数据和程序的地方。
它就像一个巨大的仓库，里面存放着各种各样的“货物”（数据和程序）。
而操作系统的存储器管理功能，就是要确保这些“货物”能够被妥善地存放和取出，并且在需要的时候能够快速找到。
在存储器管理中，有几个关键的概念需要了解。
首先是地址空间。
每个程序在运行时，都认为自己拥有一个从0 开始的连续的地址空间。
但实际上，这些地址是虚拟的，通过操作系统的映射，才能对应到实际的物理存储器地址。
这就好比每个租客都认为自己住在从 1 号开始的连续房间，但实际上房东会根据实际情况进行分配。
接下来是分页和分段。
分页是将存储器空间划分成固定大小的页，分段则是根据程序的逻辑结构将其划分成不同的段。
分页的好处是管理简单，易于分配和回收内存；分段则更符合程序的逻辑结构，方便程序的编写和理解。
那么，操作系统是如何进行存储器管理的呢？首先是内存分配。
当一个程序需要运行时，操作系统会为其分配一定的内存空间。
这就像是给租客分配房间，要根据租客的需求和房屋的空闲情况来决定。
分配的策略有很多种，比如最先适配法、最佳适配法和最差适配法等。
最先适配法就是从内存的开头开始查找，找到第一个足够大的空闲区域就分配给程序。
这种方法简单快捷，但容易导致内存碎片的产生。
最佳适配法会查找整个内存空间，找到大小最接近程序需求的空闲区域进行分配。
这种方法可以减少内存碎片，但查找的时间较长。
最差适配法则是选择最大的空闲区域进行分配，虽然可以避免产生太小而无法使用的碎片，但可能会导致大的程序无法得到足够的内存。
内存回收也是存储器管理的重要环节。
当一个程序结束运行或者释放了一部分内存时，操作系统需要将这些内存回收，以便再次分配给其他程序使用。
操作系统存储管理的基本功能
操作系统存储管理的基本功能1.引言1.1 概述概述部分的内容：操作系统存储管理是指操作系统对计算机系统中内存资源的有效利用和管理。
作为计算机系统的核心组成部分之一，存储管理在操作系统中起着至关重要的作用。
随着计算机技术的不断进步，计算机系统的存储容量和速度也在不断增长。
存储管理的目标是通过科学合理地分配、使用和回收内存资源，使得计算机系统能够更高效地运行。
在实际应用中，存储管理涉及到内存分配、地址映射、页面置换、内存保护和内存回收等一系列操作。
存储管理的基本功能主要包括：内存分配、地址映射和内存保护。
通过有效的内存分配算法，操作系统可以合理地将内存资源分配给不同的进程，以满足其运行所需。
地址映射则是将逻辑地址（进程所使用的地址）转换为物理地址（实际内存地址），实现内存的访问和存取。
内存保护则是通过权限控制机制，防止进程之间相互干扰或恶意访问他们之间的内存空间。
综上所述，操作系统存储管理的基本功能是确保计算机系统内存资源的高效利用和安全可靠的访问。
通过合理的内存分配、地址映射以及内存保护机制，操作系统可以有效地管理和控制系统中的内存资源，提高计算机系统的运行效率和稳定性。
文章结构部分的内容:文章结构是指文章的整体架构和组织方式。
本文主要包括引言、正文和结论三个部分。
1. 引言部分包括以下几个方面：1.1 概述：简要介绍操作系统存储管理的基本概念和作用，引发读者对该主题的兴趣。
1.2 文章结构：本部分，详细介绍文章的整体结构和各个部分的内容安排。
1.3 目的：说明撰写该篇文章的目的和意义，以及预期的阅读效果。
2. 正文部分是本文的核心部分，主要包括以下两个方面：2.1 存储管理的基本概念和作用：介绍存储管理的基本概念，如进程的地址空间、虚拟内存等；探讨存储管理的作用，如提高内存利用率、实现内存保护等。
2.2 存储管理的基本功能：详细介绍存储管理的基本功能，如内存分配与回收、地址映射和地址转换、页面置换算法等。
操作系统-存储管理
操作系统-存储管理操作系统存储管理在我们日常使用计算机或其他电子设备时，操作系统扮演着至关重要的角色。
它就像是一个大管家，默默地管理着设备的各种资源，让我们能够顺畅地运行各种程序和完成各种任务。
而在操作系统所管理的众多资源中，存储管理是一个非常关键的部分。
想象一下，您的计算机就像是一个大仓库，里面存放着各种各样的数据和程序。
而存储管理，就是负责安排这些货物在仓库中的存放位置，确保它们能够被快速找到和使用，同时也要避免仓库变得混乱不堪。
存储管理的首要任务是内存管理。
内存是计算机用于暂时存储正在运行的程序和数据的地方，它的速度非常快，但容量相对有限。
操作系统需要合理地分配内存，以满足多个程序同时运行的需求。
当我们打开一个程序时，操作系统会为其分配一定的内存空间。
如果内存空间足够，这一切都很顺利。
但如果内存不足，操作系统就需要采取一些策略来解决这个问题。
一种常见的策略是“交换”，也就是将暂时不使用的程序和数据从内存转移到硬盘等外部存储设备上，为当前需要运行的程序腾出空间。
当被交换出去的程序再次需要运行时，再将其从外部存储设备重新加载回内存。
为了更高效地管理内存，操作系统采用了不同的内存分配方式。
其中一种是连续分配，就像是在仓库中划出一整块连续的区域来存放货物。
这种方式简单直观，但容易产生内存碎片，也就是内存中一些无法被有效利用的小空闲区域。
另一种分配方式是分页管理。
它将内存划分为固定大小的页，程序和数据也按照页的大小进行划分和存储。
这样可以有效地避免内存碎片的问题，提高内存的利用率。
还有一种是分段管理，它根据程序的逻辑结构将其划分为不同的段，如代码段、数据段等。
分段管理更符合程序员的思维方式，方便程序的编写和调试。
除了内存管理，外存管理也是存储管理的重要组成部分。
外存，如硬盘、U盘等，具有较大的容量，可以长期保存数据。
文件系统是外存管理的核心。
它负责组织和管理外存上的文件和目录，让用户能够方便地存储、检索和访问文件。
操作系统-连续分配存储管理方式
操作系统-连续分配存储管理方式操作系统连续分配存储管理方式在计算机操作系统中，存储管理是一项至关重要的任务，它负责有效地管理计算机内存资源，以确保系统的高效运行和各种程序的正常执行。
连续分配存储管理方式是其中的一种常见方法，接下来让我们详细了解一下。
连续分配存储管理方式，顾名思义，就是为程序或进程分配连续的内存空间。
这种方式相对直观和简单，易于理解和实现。
首先，我们来谈谈单一连续分配。
在这种方式下，内存被分为系统区和用户区两部分。
系统区通常存放操作系统内核等关键系统程序，而用户区则只供一个用户程序使用。
这就好比一个房间被隔成了两个部分，一个部分是主人的私人空间，另一个部分则是留给客人的专属区域。
这种方式简单直接，但缺点也很明显，它只能用于单用户、单任务的操作系统，因为内存资源无法被多个程序共享，利用率较低。
接下来是固定分区分配。
这就像是把一个大房间提前划分成了几个固定大小的小房间。
每个小房间都有固定的大小，并且只能分配给大小合适的程序使用。
系统会预先将内存空间划分成若干个固定大小的分区，每个分区可以装入一个作业。
这种方式提高了内存的利用率，支持多道程序并发运行，但也存在一些问题。
比如，如果程序的大小小于分区的大小，就会造成内存空间的浪费，这就好比一个小个子住进了一个大房间，空间没有被充分利用。
而且，由于分区大小固定，缺乏灵活性，可能会出现大程序无法装入小分区的情况。
然后是动态分区分配。
这有点像一个灵活的仓库，根据货物的大小来随时调整存储空间。
在这种方式下，系统不会预先划分分区，而是在进程装入内存时，根据进程的实际需要，动态地划分出一块连续的内存空间分配给它。
当进程运行结束后，再将这块内存空间回收。
为了实现动态分区分配，系统通常需要使用一些数据结构来记录内存的使用情况，比如空闲分区表或者空闲分区链。
这种方式提高了内存的利用率，避免了固定分区分配中的一些浪费问题，但也带来了一些新的挑战。
比如说，随着进程的不断装入和退出，内存中会产生很多碎片，这些碎片可能很小，无法满足新进程的需求，从而导致内存的利用率降低。
操作系统中存储器管理的主要功能
操作系统中存储器管理的主要功能存储器管理是操作系统中的核心组成部分之一，它主要负责管理计算机中的存储器资源，以便有效地分配和利用存储空间，并且为不同的程序和进程提供安全的访问。
在操作系统中，存储器管理的主要功能包括内存分配、内存保护、内存扩充、内存回收和换页操作。
内存分配内存分配是指操作系统根据进程的需要以及存储器的可用空间，为进程分配合适的内存空间。
在操作系统启动时，它会将系统的内存划分为多个连续的内存块，每个内存块可以用来存储一个进程或一部分进程。
内存分配可以通过两种方式进行：静态分配和动态分配。
静态分配是在程序编译或装载时进行的，操作系统会为每个进程分配固定大小的内存空间。
这种方式简单、高效，但是会导致内存的浪费和碎片化的问题。
动态分配则是在程序运行时进行的，操作系统根据进程的需要动态地分配内存空间，使得进程能够根据实际需求来使用存储空间。
内存保护内存保护是操作系统中存储器管理的重要功能之一，它主要通过权限控制来保护进程的内存空间。
每个进程被分配的内存空间应该是相互独立的，进程之间不能相互干扰或篡改彼此的数据。
操作系统通过给每个进程设置访问权限，限制进程对其他进程内存空间的访问，从而保护了每个进程的数据安全。
为了实现内存保护，操作系统使用地址映射、地址转换和访问控制等方法。
地址映射将逻辑地址转换为物理地址，以便进程能够正确访问内存。
地址转换是通过分页或分段的方式来实现的，将逻辑地址划分为不同的页或段，并映射到实际的物理地址上。
访问控制则是通过设置访问权限位来限制进程对内存空间的访问。
内存扩充随着计算机系统的发展，存储器的容量需求也越来越大。
内存扩充是操作系统中存储器管理的重要任务之一，它可以通过两种方式实现：覆盖和交换。
覆盖是指将进程的一部分数据从内存中移出，然后将新的数据加载到内存中。
这种方式适用于内存空间有限的情况下，可以有效地利用存储资源。
但是，由于数据的移动会导致额外的开销和延迟，因此需要谨慎使用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2016/5/30
操作系统
29
多个等待队列 分区4 单个等待队列 分区4
分区3
分区3
分区2 分区1 操作系统
2016/5/30
分区2 分区1 操作系统
操作系统
30
固定分区（续）
内存管理：设置内存分配表(P146)
分区号 起始地址 长度 状态 进程名
内存分配： 内存回收： 缺点：内存利用率不高
操作系统
4
3.1.2 存储管理的目的
充分利用内存，为多道程序并发执行提供存储基础 尽可能方便用户使用
自动装入用户程序 用户程序中不必考虑硬件细节
系统能够解决程序空间比实际内存空间大的问题 程序在执行时可以动态伸缩 内存存取速度快 存储保护与安全 共享与通信 了解有关资源的使用状况 实现的性能和代价
基址寄存器：存放起始地址 限长寄存器：存放长度
防止操作越权
即读写保护 代码段只读，数据段可读和写
2016/5/30
操作系统
8
3.1.3 存储管理的功能（3）
内存扩充：
用户在编制程序时，不应该受内存容量限制，所 以要采用一定技术来“扩充”内存的容量，使用 户得到比实际内存容量大的多的内存空间 具体实现是在硬件支持下，软硬件相互协作，将 内存和外存结合起来统一使用
静态链接是在生成可执行文件时进行的。在目 标模块中记录符号地址(symbolic address)， 而在可执行文件中改写为指令直接使用的数字 地址
经过编译的.obj文件 运行时库文件
链接器
可执行程序、包含了库函数
2016/5/30
操作系统
20
执行系统调用的过程
完成read (fd, buffer, nbytes)函数需要11 个步骤
编辑：形成源文件(符号地址) 编译：形成目标模块(模块内符号地址解析) 链接：由多个目标模块或程序库生成可执行文件(模块间 符号地址解析) 装入：构造PCB，形成进程(使用物理地址)
重定位方法：
绝对装入 可重定位装入 动态装入
2016/5/30
操作系统
11
1. 逻辑地址、物理地址和地址映射
优点：不需硬件支持，可以装入有限多道程序 （如MS DOS中的TSR<Terminate/Stay Resident>）。 缺点：一个程序通常需要占用连续的内存空间， 程序装入内存后不能移动。不易实现共享。
2016/5/30
操作系统
16
可执行文件在内存中的重定位
0 Relocation Table 150 ... 2000 150 ...
缺点：需要硬件支持（通常是CPU），OS实 现较复杂。它是虚拟存储的基础。
2016/5/30
操作系统
18
3.1.5 链接
链接是指多个目标模块在执行时的地址空间分 配和相互引用
3.1.5.1 静态链接 3.1.5.2 动态链接
2016/5/30
操作系统
返回
19
3.1.5.1 静态链接(static-linking)
寄存器(register) 命令处理程序 快速缓存(cache) DOS核心 内存(primary storage) 外存(secondary storage)
快速缓存：
Data Cache TLB(Translation Lookaside Buffer)
内存：DRAM, SDRAM等； 外存：软盘、硬盘、光盘、磁带等； 2016/5/30
存储组织是指在存储技术和CPU寻址技术许可的范 围内组织合理的存储结构
其依据是访问速度匹配关系、容量要求和价格。
“寄存器-内存-外存”结构 “寄存器-缓存-内存-外存”结构；
2016/5/30
操作系统
3
微机中的存储层次组织
访问速度越慢，容量越大，价格越便宜；
最佳状态应是各层次的存储器都处于均衡的繁忙状 态（如：缓存命中率正好使主存读写保持繁忙）；
操作系统
1
3.1 存储概述
3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 存储组织 存储管理的目的 存储管理的功能 重定位 链接
2016/5/30
操作系统
2
3.1.1 存储组织
存储器的功能是保存数据，存储器的发展方向是高 速、大容量和小体积
内存在访问速度方面的发展：DRAM、SDRAM、SRAM 等； 硬盘技术在大容量方面的发展：接口标准、存储密度等；
2016/5/30
操作系统
21
3.1.5.2 动态链接(dynamic-linking)
在装入或运行时进行链接。通常被链接的共享代码称为动态链 接库(DLL, Dynamic-Link Library)或共享库(shared library)。
经过编译的.obj文件 引入库，包含DLL函数的重定位信息
逻辑地址（相对地址，虚地址）：用户的程序经过 汇编或编译后形成目标代码，目标代码通常采用相 对地址的形式
其首地址为0，其余指令中的地址都相对于首地址来编址 不能用逻辑地址在内存中读取信息
物理地址（绝对地址，实地址）：内存中存储单元 的地址。物理地址可直接寻址 地址映射：将用户程序中的逻辑地址转换为运行时 由机器直接寻址的物理地址。
2016/5/30
操作系统
31
2. 可变分区存储管理方案
基本思想
内存不是预先划分好的 作业装入时，根据作业的需求和内存空间 的使用情况来决定是否分配 若有足够的空间，则按需要分割一部分分 区给该进程；否则令其等待内存空间
200 data1 3456 3456
1200
2016/5/30
操作系统
13
地址映射过程
逻辑地址空间
0
. . .
VR LOAD A 200 200
BR 1000
物理地址空间
100
+
1100
200
. . .
3456 1200
. . .
300
2016/5/30
1300
操作系统
14
2. 绝对装入(absolute loading)
jmp 150 100
jmp 2150 2100
说明：重定位表中列出所有修改的位置。如：重定 位表的150表示相对地址150处的内容为相对地址 (即100为从0起头的相对位置)。在装入时，要依据 重定位后的起头位置(2000)修改相对地址。
重定位修改：重定位表中的150->绝对地址 2150(=2000+150) 2016/5/30 操作系统 内容修改：内容100变成 2100(=100+2000))。
2016/5/30
操作系统
27
3.2 分区存储管理方案
系统把内存用户区划分为若干连续区域, 称为分区 分区大小可以相等，也可以不等。一个 进程占据一个分区 固定分区 可变分区
2016/5/30
操作系统
28
1. 固定分区
预先把可分配的内存空间分割成若干个 连续区域，每一区域称为分区 每个分区的大小可以相同也可以不同， 分区大小固定不变，每个分区装一个且 只能装一个作业
0 进程2
操作系统
24
单一连续区存储管理
内存分为两个区域：系统区，用户区。 应用程序装入到用户区，可使用用户区 全部空间 最简单，适用于单用户、单任务的OS 优点：易于管理。 缺点：
对要求内存空间少的程序，造成内存浪费； 程序全部装入，很少作系统
25
单一连续区存储管理
0xFFF... 用户程序 位于RAM中的 操作系统 ROM中的 设备驱动程序
用户程序 位于RAM中的 操作系统 0
2016/5/30
用户程序 0
操作系统
位于RAM中的 操作系统 0
26
存储管理方案
分区存储管理方案 页式存储管理方案 段式存储管理方案 段页式存储管理方案 交换和覆盖 虚拟存储管理方案
逻辑地址（相对地址，虚地址） 物理地址（绝对地址，实地址） 地址映射
2016/5/30
操作系统
10
3.1.4 重定位（地址映射）
重定位：在可执行文件装入时需要解决可执行文件 中地址（指令和数据）和内存地址的对应。由操作 系统中的装入程序loader来完成 程序在成为进程前的准备工作
在可执行文件中记录内存地址，装入时直接定 位在上述(即文件中记录的地址)内存地址。
优点：装入过程简单。 缺点：过于依赖于硬件结构，不适于多道程序系统。
2016/5/30
操作系统
15
3. 可重定位装入(relocatable loading)
在可执行文件中，列出各个需要重定位的地址单元和 相对地址值。当用户程序被装入内存时，一次性实现 逻辑地址到物理地址的转换，以后不再转换（一般在 装入内存时由软件完成）。即：装入时根据所定位的 内存地址去修改每个重定位地址项，添加相应偏移量。
链接器
动态链接库 可执行程序 重定位 信息 调用DLL中的函数
2016/5/30
内存
操作系统
22
动态链接的特点
优点
共享：多个进程可以共用一个DLL，节省内存，减少文件 交换。 部分装入：一个进程可以将多种操作分散在不同的DLL中 实现，而只将当前操作相应的DLL装入内存。 便于局部代码修改：即便于代码升级和代码重用；只要函 数的接口参数（输入和输出）不变，则修改函数及其DLL， 无需对可执行文件重新编译或链接。 便于运行环境适应：调用不同的DLL，就可以适应多种使 用环境和提供不同功能。如：不同的显示卡只需厂商为其 提供特定的DLL，而OS和应用程序不必修改。