存储结构层次
| 层次 | 速度 | 容量 | 成本 | 典型技术 |
|---|
| 寄存器 | 最快（ns） | 最小（字） | 最高 | CPU 内寄存器 |
| Cache（高速缓存） | 快（ns） | 较小（MB） | 高 | SRAM |
| 主存（内存） | 中等（μs） | 中等（GB） | 中 | DRAM |
| 辅存（磁盘） | 慢（ms） | 大（TB） | 低 | 磁介质/SSD |
| 磁带/archive | 最慢（s） | 最大（PB） | 最低 | 磁带/光盘 |
- 速度与成本矛盾：越快越贵，需通过分级存储实现性价比平衡
- 局部性原理：程序执行时仅访问少数热点区域，可通过层次结构提供”大容量+高速度”的近似效果
为什么需要存储管理
- 冯·诺依曼结构中，程序和数据必须在内存中才能被 CPU 执行
- 存储器是珍贵资源，需合理使用
- 程序的逻辑空间和物理空间不同，需映射
存储管理的主要任务
- 内存分配和回收：进程创建时分配空间，撤销时回收
- 地址映射（逻辑地址 → 物理地址）：由 MMU（Memory Management Unit）完成
- 地址重定位方式：绝对装入（编译时）、静态重定位（加载时）、动态重定位（执行时）
- 内存保护：防止进程间串扰，防止用户程序跨越到系统空间
- 内存扩充（虚拟内存）：借助外存在逻辑上扩充内存
- 覆盖技术（Overlay）：程序员手动安排互斥代码段
- 交换技术（Swapping）：OS 自动将进程在内存和外存间换入换出
- 虚拟存储：基于局部性原理，按需调入页面，缺页中断处理
地址重定位方式
| 方式 | 时机 | 特点 | 典型应用 |
|---|
| 绝对装入 | 编译时 | 地址一一对应，简单但灵活性差 | 单片机、早期 DOS |
| 静态重定位 | 加载时 | 装入时修改地址值，执行期间不变 | 需连续存储 |
| 动态重定位 | 执行时 | 逻辑地址不变，访问时映射（基址+偏移） | 现代 OS，支持页式/段式/虚拟存储 |