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内存

提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、内存条、总线、DMA

• CPU和内存是数据总线和地址总线直接相连
• CPU和显卡是PCIE总线相连
  
• 南桥中有一个芯片 DMAC（直接内存访问控制器）
• DMAC读取文件时对CUP将总线的控制权交给DMAC ，是绝对的控制权，但是外设依然有效是因为CPU和DMAC 轮换掌握总线控制权（DMA状态下CPU和总线数据隔离状态）
  

二、内存管理

1、为什么要有逻辑地址

• 程序无法知道可用的物理地址，所有需要做映射

2、逻辑地址和物理地址如何映射

• 固定偏移量映射 ： 高效，但是无法估量每个程序具体多大内存 会有内存碎片
• 分页：
  • 逻辑内存页（page）
  • 页表（page table） 存储 页号和帧号 是逻辑内存和物理内存的关系表（其实还有其他字段，而且每个进程都有属于自己的页表）
  • 物理内存祯 （page frame）
    内存的一个地址里就是一个字节（Byte）的数据
32位OS物理地址有2^32个，因此只能使用4GB的内存
任何一个32位的程序可操作的逻辑地址是2^32个即4GB（每个32位程序都天真的以为自己拥有4GB内存）
多个程序使用内存总和大于物理内存，此时就会借助磁盘，将并不着急使用的内存放到磁盘，PT对应的帧号只显示是磁盘
• 一次寻址（当寻址对应的帧号是磁盘，会发生缺页中断或缺页异常，然后程序就会进入内核态，最后内核会去磁盘找这一帧的数据，并把它加入到内存中，并再发生一遍寻址，所以速度是可以优化的）
  

3、分页时间和空间优化

• 时间优化
  将最常访问的几个（一般8-128个左右）页表项存到访问速度更快的硬件中，一般实在MMU（内存管理单元），这个小表的名称为TLB，可以称其为快表
  先寻址先查TLB然后miss后在查PT，快表命中率很高，因为一个事实：程序最长访问的也没几个。
• 空间优化
  多级页表

4、程序内部的内存管理-分段

分段和分页结合的方式：每个段有很多页，页表中存储段号和页号唯一映射物理帧号，物理层面几乎都不支持段页结合只有少数CPU支持，但保留了段的概念。

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三、内存相关的系统调用

1、用户态和内核态

• 用户态转为内核态一般是申请外部资源时，外部资源有哪些？
  • 系统调用
    • 进程 exit fork
    • 文件 chmod chown
    • 设备 read write
    • 信息 getxxx
    • 通信 pipe mmap（申请内存 大于128k，零拷贝技术） brk（申请内存 小于128k）
  • 中断 缺页中断
  • 异常
    因为用户无法直接操作硬件，所以需要转为内核态

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四、Java内存

在java中 对象的存储结构 是分为对象头，对象体
对象头

• Mark Word（64bit 8字节） ：记录对象源信息 例如：锁、对象年龄

• Klass Word （32bit 4字节/8字节）：这指向Metaspace（C++中） 中一个 Klass对象（记录对象元数据信息）

  • 当开启压缩时，是4字节，默认是开启
  • 不开启压缩时，是8字节
  • Klass 通过c++中的java_mirror 指向堆中Class对象

• Array Length （32bit 4字节）：数组长度，如果是数据对象会有值

对象体

• 存放局部变量

指针压缩技术

• java的对象是8字节对齐的，所以32bit地址表示2^32*8Byte=32DB的内存地址，所以在堆内存32G以内都是默认开启指针压缩的，每个对象的地址用4字节表示，但是堆超过32G则无法开启压缩，每个对象地址必用8字节表示

学习自B站up主free-coder
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