操作系统的存储管理功能分为四个部分

• 地址映射
• 虚拟储存
• 内存分配
• 储存保护

一：地址映射

1. 固定地址映射

在编程或编译确定逻辑地址和物理地址的映射关系
特点：程序加载时必须放在指定的内存区域
容易产生地址冲突，运行失败

2. 静态地址映射

程序装入时由操作系统完成逻辑地址到物理地址的映射
MA = VA + BA
特点：程序运行之前确定映射关系，装入后不能移动，占用连续的内存空间

3. 动态地址映射

在程序执行过程中把逻辑地址转换为物理地址
MA = VA + BA
特点：程序占用的内存空间可动态变化，不要求连续的内存空间，便于多个进程共享代码，缺点是硬件支持（MMU），软件复杂

二：虚拟存储

借助辅存在逻辑上扩充内存，解决内存不足的问题
过程：

• 迁入：将要运行的部分装入内存
• 迁出：把不运行的部分暂时放在辅存
  前提
  短时间内进程不运行的部分往往占大部分

程序局部性原理
时间局部性
空间局部性

实现虚拟存储的前提：
足够的辅存
适当容量的内存
地址变换机构

三：内存分配

为程序分配足够的内存空间

Windows虚拟地址空间分配

在32位的机器上，地址空间从0x00000000~ 0xFFFFFFFF,总大小为4GB。一般而言，低地址空间，从0x00000000~ 0x7FFFFFFF使用户空间，高地址空间被分配给系统。

总体:

用户低2GB空间分配:

核心高2GB空间分配:

内存管理

每个进程都拥有自己的4G(32位机)虚拟内存地址，各个进程之间是相互独立的，每个进程的数据可由其中线程共享。虚拟内存地址本身不对应任何物理地址，直接引用会引发错误，虚拟内存地址必须映射物理地址后才能储存数据。内存分配其实指的是虚拟内存地址映射物理内存，内存回收就是指解除映射关系。

四：储存保护

保证在内存中的多道程序只能在给定的储存区域内活动并互不干扰

1. 防止访问越界
2. 防止访问越权

方法：界址寄存器
在CPU中设置一对下限寄存器和上限寄存器存放程序在内存中的下限地址和上限地址
程序访问内存时硬件自动将目的地址与下限寄存器和上限寄存器中存放的地址界限进行比较，判断是否越界

关于计算机硬件存储系统详细见计算机存储系统

存储管理的四大基本功能

1、内存分配与回收

当有作业进入系统时，存储管理模块就会根据当前内存情况来分配内存给它；当作业完成后，就会回收作业占用的内存，将这部分内存设置为可分配状态。

分配方式主要有两种：

静态分配：作业在运行之前，已经明确所需内存的大小，并且一次性分配；作业在运行的时候，不可以重新申请或移动内存。

动态分配：作业在运行期间，可以根据需要动态申请内存。比静态分配灵活，并且能够提高内存的利用率，避免因静态分配导致不必要的信息加载到内存中。

2、地址重定位

实现程序的逻辑地址和物理地址转换，并根据物理地址重定位到物理空间。

程序中，基本都是用符号名来访问存储单元的。而符号名存储的是逻辑地址，而逻辑地址可以转化为物理地址，最后可以通过物理地址直接定位存储单元。

其中重定位一共有两种方式：

3、存储保护

存储保护是为了防止程序越界访问、破坏其他程序或系统的存储区。较为普遍的存储保护方法是：硬件的界限存储器保护法，并且还分为两种实现方法。

4、虚拟存储

程序的局部性分为：时间和空间的局部性。

时间局部性：某条指令被执行，那么在不久的将来也会被再次执行。

空间局部性：一旦程序访问某个存储单元的数据，那么不久的将来，这个存储单元附近的存储单元也可能会被访问。

由于程序的局部性原理，很多数据没有必要全部加载到内存。因此就将那些不必要的数据暂存在外存中，等到需要的时候再调入到内存中。这部分外存就充当虚拟内存，也叫虚拟存储。