1.概述

A.外存分為磁盤、光盤等；外存的管理放在外設(shè)的管理中

B.外存可以保存文件數(shù)據(jù)等，要運(yùn)行外存的數(shù)據(jù)必須將其裝入到內(nèi)存中（也可以成為調(diào)入內(nèi)存）

C.整個(gè)內(nèi)存空間可以分為操作系統(tǒng)自用的空間與用戶空間，創(chuàng)建進(jìn)程主要發(fā)生在用戶內(nèi)存空間

2.存儲(chǔ)管理的任務(wù)

2.1存儲(chǔ)分配

基本任務(wù)：管理內(nèi)存空間的分配與回收；包括分配基本內(nèi)存空間、增加新的內(nèi)存空間（動(dòng)態(tài)申請(qǐng)或釋放內(nèi)存空間）、回收內(nèi)存空間（空間是否可以回收等，如病毒等進(jìn)程非法修改） 用于內(nèi)存管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
如位示圖、空閑頁框表等（內(nèi)存分配的基本單位）。它們記載了那些內(nèi)存被分配給了那個(gè)進(jìn)程，那些內(nèi)存空間是空閑的等信息。若系統(tǒng)采用了虛擬內(nèi)存技術(shù)，還需要登記進(jìn)程的程序和數(shù)據(jù)中，哪些部分在內(nèi)存，哪些部分尚在外存等信息。這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自身需要占用一定的內(nèi)存空間，也需要系統(tǒng)花費(fèi)額外的時(shí)間進(jìn)行維護(hù)。

存儲(chǔ)分配步驟

首先，根據(jù)系統(tǒng)的內(nèi)存分配算法，在空閑的內(nèi)存分區(qū)中尋找到一塊滿足進(jìn)程需要的內(nèi)存空間（該內(nèi)存空間應(yīng)該大于或等于進(jìn)程所申請(qǐng)的內(nèi)存空間），將其分配給進(jìn)程。然后，更新進(jìn)程的資源分配清單、內(nèi)存分配情況清單等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

內(nèi)存的回收

更新相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將回收的內(nèi)存空間標(biāo)識(shí)為“空閑可用”。需要思考：該內(nèi)存空間是否可以被回收？是否被其他進(jìn)程共享？是否屬于相應(yīng)的進(jìn)程？是否與相臨的空閑空間進(jìn)行合并？

2.2 地址映射

邏輯地址（相對(duì)地址）：一般從0開始編址 物理地址（絕對(duì)地址）：標(biāo)識(shí)內(nèi)存中的每個(gè)存儲(chǔ)單元
邏輯地址：高級(jí)語言或匯編語言使用符號(hào)地址（變量名或標(biāo)號(hào)）；源程序經(jīng)過編譯、鏈接以后，其中的符號(hào)地址就會(huì)變成數(shù)字式的邏輯地址。編譯/鏈接程序會(huì)自動(dòng)計(jì)算每一個(gè)變量或標(biāo)號(hào)所對(duì)應(yīng)的邏輯地址是多少。 靜態(tài)映射：靜態(tài)重定位（裝入時(shí)一次性完成） 地址映射：程序裝入內(nèi)存以后，由操作系統(tǒng)將邏輯地址改為邏輯地址加上起始地址，得到實(shí)際的物理地址（前提：在內(nèi)存中分配到的是連續(xù)空間）。重定位(Relocation)：對(duì)目標(biāo)程序中的指令和數(shù)據(jù)地址進(jìn)行修改的過程。靜態(tài)映射實(shí)現(xiàn)簡單。地址變換只在程序裝入時(shí)一次完成，程序運(yùn)行時(shí)不再改變。但不適合多道程序系統(tǒng)；不允許系統(tǒng)執(zhí)行內(nèi)存的碎片整理；無法實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)。
動(dòng)態(tài)映射：動(dòng)態(tài)重定位
操作系統(tǒng)將程序裝入內(nèi)存以后，并不立即把目標(biāo)程序中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址，而是在處理機(jī)執(zhí)行每一條指令時(shí)進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。復(fù)雜且費(fèi)時(shí)。為了系統(tǒng)效率，處理機(jī)中設(shè)置了專門的高速硬件，自動(dòng)完成地址轉(zhuǎn)換，這樣的硬件被稱作地址管理部件，如圖所示：

CPU中的地址管理部件工作示意圖

2.3存儲(chǔ)保護(hù)

防止地址越界，防止操作越權(quán)。
地址越界：進(jìn)程訪問不屬于自己的地址空間，或者說進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的物理地址超越其自身的地址空間范圍。可能侵犯其他用戶進(jìn)程空間，也可能侵犯操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間。
操作越權(quán)：進(jìn)程對(duì)共享存儲(chǔ)區(qū)的操作違反了系統(tǒng)規(guī)定的權(quán)限。

存儲(chǔ)保護(hù)只能進(jìn)程執(zhí)行過程中動(dòng)態(tài)地進(jìn)行，不可能在運(yùn)行前一次性靜態(tài)完成。若采用動(dòng)態(tài)映射動(dòng)態(tài)計(jì)算物理地址，可能計(jì)算出錯(cuò)誤地址；若采用靜態(tài)映射，進(jìn)程執(zhí)行過程中也可能出錯(cuò)，從而導(dǎo)致地址越界或操作越權(quán)。為了提高系統(tǒng)效率，存儲(chǔ)保護(hù)的主要工作必須由高速的專用硬件來完成：在地址管理部件中。

2.4存儲(chǔ)共享

為了進(jìn)程通信和節(jié)約內(nèi)存空間，兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程共用內(nèi)存中相同的分區(qū)，即他們的物理空間有相交的部分。可以共享進(jìn)程的代碼，也可以共享進(jìn)程數(shù)據(jù)。一般地，進(jìn)程之間共享代碼的目的主要是為了節(jié)約存儲(chǔ)空間，共享數(shù)據(jù)的目的主要是為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間相互通信。?

通過存儲(chǔ)共享完成通信的過程：

數(shù)據(jù)共享
一個(gè)進(jìn)程將數(shù)據(jù)寫入共享存儲(chǔ)區(qū)，另一個(gè)進(jìn)程從共享存儲(chǔ)區(qū)中讀出數(shù)據(jù)。

代碼共享

程序可重入：設(shè)計(jì)程序時(shí)，邏輯上將程序代碼區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)分開。代碼區(qū)不包含運(yùn)行程序時(shí)需要改變的數(shù)據(jù)，被處理的數(shù)據(jù)都放在獨(dú)立的數(shù)據(jù)區(qū)。這樣，進(jìn)程執(zhí)行過程中就不會(huì)改變代碼部分的任何內(nèi)容。數(shù)據(jù)區(qū)是單獨(dú)的一個(gè)段、堆棧式動(dòng)態(tài)申請(qǐng)的分區(qū)，或通過參數(shù)傳遞。（例如：打開多個(gè)Word，進(jìn)行文件書寫）

創(chuàng)建新進(jìn)程時(shí)（例如：打開第二個(gè)Word），不需要為該進(jìn)程的代碼部分另外申請(qǐng)內(nèi)存空間，只需將該進(jìn)程PCB中的進(jìn)程代碼空間的地址指向已有的代碼空間地址。進(jìn)程的數(shù)據(jù)區(qū)，要么等到操作系統(tǒng)為其分配相應(yīng)存儲(chǔ)空間以后，將數(shù)據(jù)區(qū)地址填寫在PCB中；要么由進(jìn)程運(yùn)行時(shí)向操作系統(tǒng)動(dòng)態(tài)申請(qǐng)。?

可以將進(jìn)程的代碼視為處理數(shù)據(jù)的一組規(guī)則或公式，這一組規(guī)則或公式存儲(chǔ)在內(nèi)存中的某個(gè)分區(qū)。進(jìn)程的執(zhí)行：利用這一組規(guī)則或公式來完成數(shù)據(jù)的運(yùn)算。多個(gè)進(jìn)程共享代碼：多個(gè)進(jìn)程需要使用同一組規(guī)則或公式處理不同的數(shù)據(jù)。PCB：告訴進(jìn)程其所需的規(guī)則或公式以及需要處理的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在哪里，進(jìn)程的進(jìn)度等。

對(duì)于高級(jí)程序的設(shè)計(jì)而言，只要相應(yīng)的編譯程序支持可重入的程序設(shè)計(jì)，那么，設(shè)計(jì)程序時(shí)就不需要考慮程序的可重入問題，不需要將程序代碼和數(shù)據(jù)嚴(yán)格分開。編譯程序在編譯時(shí)，會(huì)自動(dòng)將欲處理的數(shù)據(jù)與程序代碼分開存儲(chǔ)，以保證代碼部分是純的、可重入的。

2.5存儲(chǔ)擴(kuò)充

內(nèi)存：速度快、容量小、價(jià)格貴；
外存：容量大、速度慢、價(jià)格便宜；
目的：在多道程序系統(tǒng)中能運(yùn)行更多、更大的程序，降低系統(tǒng)的造價(jià)，提高系統(tǒng)的性價(jià)比；
存儲(chǔ)擴(kuò)充：采用軟件手段，在硬件的配合下，將部分外存空間虛擬為內(nèi)存空間，并將內(nèi)存和外存有機(jī)地結(jié)合起來，得到一個(gè)容量相當(dāng)于外存、速度接近于內(nèi)存、價(jià)格十分便宜的虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)。

虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)在邏輯上對(duì)外是一個(gè)整體，用戶感覺到系統(tǒng)提供了一個(gè)非常大的“內(nèi)存”空間。
操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成內(nèi)存與外存之間的透明切換：進(jìn)程運(yùn)行時(shí)將需要的數(shù)據(jù)或代碼從外存裝入內(nèi)存，并將內(nèi)存中暫時(shí)不用的部分交換到外存。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的[OS复习]存储管理1的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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