4 存储器管理

1 程序的装入和链接

创建进程的第一件事：将程序和数据装入内存。

逻辑地址（相对地址，虚地址）

物理地址（绝对地址，实地址）物理地址可直接寻址被执行

2 连续分配存储管理方式

（1）单一连续分配

（2）固定分区分配

不足：内碎片（一个分区内的剩余空间）造成浪费，分区总数固定，限制并发执行的程序数目。

（3）动态分区分配

优点：并发进程数没有固定数的限制，不产生内碎片。

缺点：有外碎片（分区间无法利用的空间）

外碎片问题解决思路：移动分区位置，将小碎片整合为一个足够大小可被使用的分区。即紧凑思想

（4）动态重定位分区分配

3 分页存储管理方式

分页方式下，内存的使用率高，浪费少。但不是绝对没有碎片（进程的最后一页不总是能占满一个物理块）

地址映射计算

页号+页内地址（即页内偏移）

快表：放入正在执行进程的页表的数据项。

两级、多级页表，反置页表——针对大页表占用内存问题

4 分段存储管理方式

分段存储管理：作业分成若干段，各段可离散放入内存，段内仍连续存放。

段的特点：

每段有自己的名字（一般用段号做名），都从0编址，可分别编写和编译。装入内存时，每段赋予各段一个段号。

每段占据一块连续的内存。（即有离散的分段，又有连续的内存使用）

各段大小不等。

地址结构：段号 + 段内地址

段表：记录每段实际存放的物理地址

分页和分段的主要区别

需求：分页是出于系统管理的需要，是一种信息的物理划分单位，分段是出于用户应用的需要，是一种逻辑单位

大小：页大小是系统固定的，而段大小则通常不固定。分段没有内碎片，但连续存放段产生外碎片，可以通过内存紧缩来消除。相对而言分页空间利用率高。

通常段比页大，因而段表比页表短，可以缩短查找时间，提高访问速度。分段模式下，还可针对不同类型采取不同的保护；按段为单位来进行共享

段页式存储管理方式

基本原理：

将用户程序分成若干段，并为每个段赋予一个段名。

把每个段分成若干页

地址结构包括段号、段内页号和页内地址三部分

5 虚拟存储器、请求分页/分段、页面置换算法

虚拟存储器：是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。

虚拟存储器管理——由操作系统提供一个比实际内存大的，假想的特大存储器

请求分页存储管理方式

基本分页 + “请求调页”和“页面置换”功能。

换入和换出基本单位都是长度固定的页面

缺页中断机构

(1) 在指令执行期间产生和处理中断信号。

(2) 一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断。

地址变换机构

分页系统地址变换机构的基础上增加

产生和处理缺页中断（请求调入）

从内存中换出一页的功能（置换）

页面置换算法

缺页率：页面调入次数（缺页次数）/总的页面使用次数

最佳（Optimal）置换算法

保证获得最低的缺页率

不足：无法实现，因为无法预知一进程将来的运行情况

作用：作为参照标准，评价其他算法。

先进先出置换算法（FIFO）（容易出现Belady 现象）

先进入的先淘汰，即选择内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。

优点：实现简单，把一进程已调入内存的页面按先后次序组织成一个队列，并设置一个指针(替换指针)，使它总是指向队首最老的页面。

不足：与进程实际运行规律不相适应（较早调入的页往往是经常被访问的页，频繁被对换造成运行性能降低）

最近最久未使用(LRU)置换算法

不足：有时页面过去和未来的走向之间并无必然的联系。

相应的需较多的硬件支持

轮转算法(clock)（最近未使用算法）

抖动：页面调入不久就被导出，导出不久又被调入，导致系统频繁更换页面