计算机操作系统第章存储器管理

汇报人：计算机操作系统第章存储器管理NEWPRODUCTCONTENTS目录01添加目录标题02存储器管理概述03存储器分类与组成04存储器管理技术05存储器优化技术06存储器安全与保护添加章节标题PART01存储器管理概述PART02存储器管理的概念存储器管理是操作系统的核心功能之一，负责管理计算机的存储器资源。存储器管理的主要任务是分配、保护和回收存储器资源，以提高存储器的利用率和系统的运行效率。存储器管理包括物理内存管理、虚拟内存管理、高速缓存管理等方面。存储器管理的目标是在满足用户需求的前提下，尽可能提高存储器的利用率和系统的运行效率。存储器管理的功能内存分配：为进程分配内存空间，保证进程正常运行内存保护：防止进程访问不属于自己的内存空间，保证系统安全内存共享：允许多个进程共享同一块内存空间，提高资源利用率内存回收：回收不再使用的内存空间，提高系统效率存储器管理的发展历程早期阶段：程序直接访问物理内存，效率低下未来发展趋势：引入内存虚拟化、内存压缩等技术，提高内存管理灵活性和效率现代操作系统阶段：引入内存保护、内存共享等技术，提高内存安全性和共享性单道程序阶段：引入内存管理，提高内存利用率分时系统阶段：引入分页和分段技术，提高内存管理效率多道程序阶段：引入虚拟内存技术，提高内存容量存储器分类与组成PART03随机存取存储器（RAM）应用：用于计算机的主存，作为程序和数据的临时存储技术：包括SRAM、DRAM、SDRAM等类型，其中DRAM应用最广泛特点：随机存取，速度快，易失性组成：由存储单元、地址译码器、读写控制电路等组成只读存储器（ROM）特点：只能读取，不能写入应用：存储计算机的BIOS、引导程序等优点：数据不易丢失，可靠性高缺点：无法修改，灵活性差高速缓存（Cache）添加标题添加标题添加标题添加标题原理：将频繁访问的数据存储在高速缓存中，减少对主存储器的访问次数作用：提高计算机系统的运行速度组成：由多个缓存行组成，每个缓存行包含多个缓存块替换策略：当缓存已满时，根据一定的替换策略选择替换的缓存块虚拟存储器虚拟存储器的概念：将主存和辅存结合起来，形成一个容量更大的虚拟存储器虚拟存储器的作用：提高主存利用率，扩大主存容量，提高系统效率虚拟存储器的组成：主存、辅存、地址转换机构、替换算法虚拟存储器的分类：页式虚拟存储器、段式虚拟存储器、段页式虚拟存储器存储器管理技术PART04地址映射机制地址映射技术的作用：提高内存利用率，保护内存安全，提高程序运行效率。地址映射过程：根据虚拟地址查找页表，获取物理地址，进行数据访问页表项：页表中的每个元素，包含虚拟地址到物理地址的映射关系页表项内容：虚拟地址、物理地址、访问权限等地址映射：将虚拟地址转换为物理地址的过程页表：用于存储虚拟地址到物理地址映射关系的数据结构内存分区管理目的：提高内存利用率，减少碎片优点：提高内存利用率，减少碎片缺点：可能导致内存浪费，增加系统开销技术：固定分区、可变分区、分页、分段、段页式内存分页管理概念：将内存空间划分为固定大小的页，每个页可以单独进行分配和释放页置换算法：用于决定哪些页需要被替换，以提高内存利用率页表：用于记录每个页的物理地址和状态，便于快速查找和访问优点：提高了内存利用率，减少了碎片，提高了系统的稳定性内存分段管理添加标题添加标题添加标题添加标题优点：易于实现，支持多道程序设计，有利于提高内存利用率概念：将内存空间划分为多个大小相等的段，每个段可以独立分配和释放缺点：会产生外部碎片，不利于大内存空间的管理应用场景：适用于多道程序设计，如UNIX、Linux等操作系统存储器优化技术PART05内存压缩技术技术分类：静态压缩、动态压缩、混合压缩应用场景：操作系统、数据库管理系统、嵌入式系统等目的：提高内存利用率，减少内存碎片原理：将内存中的数据压缩，减少占用空间内存优化算法页面置换算法：LRU、FIFO、OPT等虚拟内存技术：通过将部分内存数据交换到硬盘，提高内存利用率内存压缩技术：通过压缩内存数据，减少内存占用内存共享技术：多个进程共享同一块内存区域，减少内存使用量内存优化策略内存分配：合理分配内存，避免浪费内存缓存：将常用数据缓存在内存中，提高访问速度内存映射：将文件映射到内存，提高访问速度内存回收：及时回收不再使用的内存，提高利用率内存共享：多个进程共享同一块内存，提高利用率内存压缩：对内存进行压缩，减少占用空间内存优化实践内存分配：合理分配内存，避免浪费内存回收：及时回收不再使用的内存，提高内存利用率内存压缩：对内存进行压缩，减少内存占用内存共享：多个进程共享同一块内存，提高内存利用率内存映射：将文件映射到内存，提高文件访问速度内存缓存：将频繁访问的数据缓存在内存中，提高访问速度存储器安全与保护PART06存储器访问权限控制添加标题添加标题添加标题添加标题权限控制：通过设置访问权限，限制用户访问存储器的权限访问权限：分为读、写、执行三种权限权限设置：根据用户身份和需求，设置不同的访问权限权限检查：在访问存储器时，检查用户的访问权限，确保安全存储器数据加密技术加密算法：对称加密、非对称加密、混合加密等加密工具：BitLocker、TrueCrypt、VeraCrypt等加密策略：数据加密、密钥管理、访问控制等加密方式：全盘加密、分区加密、文件加密等存储器防病毒技术安全设置：设置用户权限，限制访问权限防病毒软件：安装防病毒软件，定期更新病毒库防火墙：安装防火墙，防止恶意软件入侵备份数据：定期备份重要数据，防止数据丢失存储器安全标准与规范