操作系统笔记8
操作系统笔记8
内存管理
基地址寄存器&界限地址寄存器
Base：基地址寄存器含有最小的合法物理内存地址
Limit：界限地址寄存器决定了范围的大小
越界时，会产生越界中断
逻辑地址空间和物理地址空间
逻辑地址，又称相对地址：CPU所生成的地址
物理地址，又称绝对地址：内存单元所看到的地址，即加载到内存地址寄存器中的地址
相对地址到绝对地址之间的转换，称为重定位
时机：
- 静态重定位：在入主存之前完成重定位，于 编译->链接->装入 过程中完成
- 优点：运行效率高
- 缺点：不能移动，不够灵活
- 动态重定位：运行时再完成重定位
- 优点：可以移动
- 缺点：执行效率低
连续内存分配
采用连续内存分配时，每个进程处于一个连续的区域
所需数据结构：未分分区表，保存可用的内存区间：起址、长度
最初是一个大的、连续的未分分区
固定分区分配：分区数固定、分区大小固定
分区表储存：分区号、状态、大小：
| 分区号 | 状态 | 大小 |
|---|---|---|
| 1 | 0（未分） | 10G |
| 2 | 0（未分） | 20G |
| 3 | 1（已分） | 30G |
- 优点：分配、回收内存十分方便
- 缺点：道数固定、每个分区内存大小固定、内存浪费、最大大小受限
可变分区分配
分区数、分区大小可变
在可变分区分配里，操作系统有一个表，用来保存哪些内存可以用，哪些内存已被占用
两个概念：
- 孔：可用的分配块
- 碎片：分为外碎片和内碎片。
- 外碎片：在未分分区表中存在，但一段时间无法被使用的
- 内碎片：分配给进程，但没有被使用的空间
可变分区分配的三种方法：
- 首次适应：分配第一个足够大的孔
- 优点：高地址留存有较大的空间
- 缺点：效率低、对内存的使用不均匀
- 最佳适应：分配最小且足够大的孔，这种方法可以产生最小剩余孔
- 优点：可以在内存中留有较大的未分分区
- 缺点：效率低
- 最差适应：分配最大的孔，这种方法可以产生最大剩余孔，在某些情况下可能更有用
分配与回收：回收时应该考虑相邻区合并
分页
分页管理方案允许进程的物理地址空间是非连续的
分页的思想：
-
主存的物理地址按照2^n等分成页框(Frame)，从0开始编号
-
作业的逻辑地址空间按照页框的大小(2^n)等分成页(Page)，也从0开始编号
-
地址的表示：（p，d）
- P：页号，p=A/(2^n)，向下取整
- d：偏移，d=A mod (2^n)
-
连续的页可以分配不连续的页框
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每个进程一张页表，保存各页入主存的情况（第几页在第几号页框）
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系统设置两个寄存器来保存页表的起址与长度
-
分页技术不会产生外碎片，但会产生内碎片
分页环境下的保护
页表表目扩充：
- 保护位：读写、只读、只写等
- 有效位：0表示无效，1表示有效，试图访问无效的页面会中断
地址映像
- 直接地址映像：查页表
- 间接地址映像：增加若干寄存器，保存当前进程的页表表目
页表结构
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层次页表
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哈希页表
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反置页表
以页框来创建的页表：页框号—进程名—页号
页框 进程名 页号 0 abcd 0
分段
采用分页内存管理有一个不可避免的问题：用户视角的内存和实际物理内存的分离
分段的逻辑地址空间是由一组段来组成的，每组段都有自己的名称和长度。逻辑地址指定了段名称（以段号引用来体现）和段内偏移 <segment-number，offset>。
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物理地址空间：可变分区分配模式
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逻辑地址空间：分段，从0开始编号
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分配采用离散分配，连续的段可以分配不连续的内存
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逻辑地址：段号-段内偏移：<segment-number，offset>
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每个作业一张段表
段号 起址 长度 0 100 120 -
系统设置两个寄存器：存段表地址和段表长度
段页式
- 物理地址空间采用分页的方法
- 逻辑地址空间采用分段的方法，每个段内再分页
- 每个作业一张段表，每个段一张页表
- 逻辑地址：段号，页号，页内偏移：<s，p，d>
- 设置一对寄存器：存段表地址和段表长度
