儲存管理

儲存管理在作業系統中扮演著重要的角色。它處理計算機系統中使用作業系統的儲存過程。其詳細資訊如下：

記憶體管理

記憶體管理在作業系統中扮演著重要的角色。它處理記憶體以及將程序從磁碟移動到主記憶體以執行，然後再移回磁碟的過程。

記憶體管理中最重要的概念是分頁和分段。下面將詳細介紹這些主題：

分頁

在計算機系統中，可以建立虛擬記憶體，其大小超過實際可用記憶體（即物理記憶體）。為了實現這一點，使用了分頁的概念。

在分頁中，邏輯地址空間被劃分為頁面，物理地址空間被劃分為幀。頁面和幀的大小相同。程序由頁面數來衡量。

現在，這些頁面透過將頁面儲存到幀中從邏輯地址空間帶到物理地址空間。建立頁面表以找出哪個頁面儲存在哪個幀中。

以下示例更清楚地解釋了此概念：

以上示例的解釋如下：

• 邏輯地址為 13 位。其中前 3 位表示頁號，其餘位表示頁面偏移量。物理地址為 12 位。其中前 2 位表示幀號，其餘位表示頁面偏移量。
• 頁面和幀的大小為 1 KW。邏輯地址空間中有 8 個頁面，物理地址空間中有 4 個幀。
• 頁面表指定頁面在幀中的位置。它包含 8 行，每行對應一個頁面，這些行的內容是儲存該特定頁面的幀。這稱為頁面表項。
• 例如，在頁面表中，第 7 行包含值 00。這意味著頁面 7 儲存在物理地址空間中的幀 0 中。

分段

這是一種記憶體管理技術，支援使用者對記憶體的檢視。邏輯地址空間被劃分為一組段。這些段具有名稱和記憶體長度。因此，段地址使用其名稱、基地址和長度來指定。

邏輯地址空間中的段如下所示：

虛擬記憶體

虛擬記憶體中最重要的概念是按需分頁和抖動。下面將詳細介紹這些主題：

按需分頁

按需分頁基本上包含帶有交換的分頁。程序的頁面僅在需要時才被調入主記憶體。

按需分頁所需的步驟如下：

• 檢查頁面需求是否為有效的記憶體訪問。
• 如果引用無效，則終止程序。但是，如果引用有效且頁面在主記憶體中不可用，則將其調入。
• 首先找到一個空閒幀，然後將所需的頁面讀入該幀。
• 然後修改內部頁面表，以指示所需的頁面現在在主記憶體中可用。
• 完成所有這些操作後，程序可以訪問該頁面，就好像它始終在記憶體中可用一樣。

說明按需分頁的圖表如下：

抖動

當程序沒有足夠的幀時，就會發生抖動。假設主記憶體中的所有程序頁面都處於活動狀態。如果它需要來自輔助儲存器的另一個頁面，則需要替換一個頁面。但是，被替換的頁面也處於活動狀態，並且透過替換另一個頁面將其調回記憶體。因此，如果系統中發生的分頁操作多於處理操作，則說明發生了抖動。

抖動會導致系統出現許多效能問題。消除抖動的一種方法是減少系統的多道程式設計程度。另一種方法是使用工作集模型。

Kristi Castro

更新於：2020-06-22

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