存储管理

所谓虚拟存储技术，即在内存中保留一部分程序或数据，在外存中放置整个地址空间的副本。程序运行过程中可以随机访问内存中的数据或程序，但需要的程序或数据不在内存时，就将内存中部分内容根据情况写回外存，然后从外存调入所需程序或数据，实现作业内部的局部转换，从而允许程序的地址空间大于实际分配的存储区域。它在内存和外存之间建立了层次关系，使得程序能够像访问内存一样访问外存，主要用于解决内存的容量问题。

地址变换

用户编程所用的地址称为逻辑地址（虚地址），而实际的内存地址则称为物理地址（实地址），每次访问内存时都要进行逻辑地址到物理地址的转换，这种转换是由硬件完成的，而内存和外存间的信息动态调度是硬件和操作系统两者配合完成的。

（1）静态重定位：在程序执行前，由装配程序完成地址映射工作。

（2）动态重定位：在程序执行过程中，在CPU访问内存之前，依靠硬件完成地址变换。

虚拟存储器存储组织

（1）单一连续分区：把的有用户区都分配给唯一的用户作业，当作业被调用时，进程全部进入内存，一旦完成，所有内存恢复空闲，因此，它不支持多道程序设计。

（2）固定分区：这是支持多道程序设计的最简单的存储管理方法，它把内存分成若干个固定的和大小不同的分区，每个分区能够装入一个作来，分区的大小是固定的，但是容易生成较多的存储器碎片。

（3）可变分区：虽然提高了内存利用率，但是由于系统在不断地分配和回收中，必定会出现一些不连续的小的空闲区，产生碎片。

（4）可重定位分区：它能够把相邻的空闲存储空间合并成一个完整的安全区，还能够整理存储器内各个作业和存储位置，以达到消除存储碎片和紧缩存储空间的目的。紧缩工作需要花费大量的时间和系统资源。

（5）非请求页式：将存储空间和作业的地址空间分成若干个等分部分在分页时，需要把所需要的页面全部调入内存后作业方能执行。因此，当内存可用空间小于作来所需的地址空间时，作业无法运行。

（6）请求页式：将存储空间和作业的地址空间分成若干个等分部分在分页时，当进程需要用到某个页面时将该页面调入内存，把那些暂时无关的页面留在内存外。但是它不能实现对最自然的以段为单位的共享与存储保护（因为程序通常是以从段为单位划分的）

（7）段页式：作业按逻辑结构分段，段内分页、内存分块。

基本分页存储

基本分段存储 

基本段页式

在虚拟存储器的管理中，涉及载入、放置和置换。

（1）调入策略：即何时将一页或一段从外存中调入内存，通常有两种策略，一种是请求调入法，即需要使用时才调入，另一种是行钎调入法。

（2）放置策略：调入后，放在内存的什么位置，这与内存管理基本上是一致的。

（3）置换策略：

• 最优算法（Optimized ,OPT）：选择淘汰不再使用或者将来才使用的页，这是理想的算法，但难以实现，常用于淘汰算法的比较。
• 随机算法：但可能选中立即就要访问的页。
• 先进先出算法：可能淘汰立即要使用的页，另外，在未给予足够的页面时，有时会出现给予进程的页面数越多，缺少次数反而增加的异常现象。例如432143543215，当拥有3个主存页面时，<4><3><2><1><4><3><5>43<2><1>5，有4个主存页面时，<4><3><2><1>43<5><4><3><2><1><5>，<>是发生了缺页，可以看到3个主页面有3次命中，而4个主面页只有2次命中。
• 最近最少使用：这个算法的主要出发点是，如果某页面被访问了，则它可能马上就要被访问。

局部性原理：

存储管理策略的基础是局部性原理，局部性分为时间局部性和空间局部性，时间局部性是指最近访问存储位置，很可能不久的将来还要访问，空间局局部性是指存储访问有成组的倾向，当访问某个位置后，很可能也要访问其附近的位置。

根据局部性原理，提出了工作集的概念，它是进程频繁访问的页面的集合。通常用两种等价的方法确定进程的工作集，一种是将工作集确定为定长的页面访问序列中的页面集合，另一种是将工作集确定为在定长时间间隔中涉及的页面的集合。

操作系统还可以规定缺页率的上下限，当一个进程的缺页率高于上限时，表时该进程需要更大的内存空间，则分配较多的内存页面给它，当进程的缺页率低于下限时，表进该进程占用的内存空间过大，可以适当的收回若干内存页面。