一、内存的基本知识

 

 1.什么是内存？有什么作用？

内存可存放数据。程序执行前先放到内存才能被CPU处理——缓和CPU和硬盘之间的速度矛盾。

给内存的存储单元编址。如果计算机按字节编址，则每个存储单元大小为1字节。即1B=8b（8个二进制位）

2.进程运行的基本原理

（1）指令的工作原理：操作码+若干参数

（2）程序经过编译、链接后生成的指令中指明的地址是逻辑地址（相对于进程起始地址而言的地址，因此又叫相对地址）；

        链接完成后，生成装入模块，模块装入内存后的地址称作物理地址（又叫绝对地址）

（3）地址转换的实现：

装入有三种方式：

绝对装入：编译时就知道要装在内存的哪个地方，因此编译时就将逻辑地址写为物理地址

可重定位装入：在装入时，将所有的逻辑地址变为物理地址

动态重定位：执行时再把逻辑地址变为物理地址。（需要重定位寄存器）

（4）从写程序到程序运行的过程：

 二、内存管理的概念

 （2）内存空间的扩充：

覆盖和交换：覆盖是同一个进程，后来的段占用前面的段，交换是另外一个进程挤占另外一个进程

 （1）内存空间的分配与回收

-内部碎片：分配给进程的内存区域中，某些部分没有用上。

-外部碎片：内存中某些空闲分区由于太小而难以利用

1-----连续分配管理方式：

单一连续分配：同时只能有一个用户位于内存，且失去并发性会产生内部碎片（有的空间没有用上）。

固定分区分配：划分若干固定大小分区（大小可相等，可不相等），每个分区装入一道作业。

动态分区分配：不会预先划分内存，而是在进程装入内存时，根据进程大小动态建立分区。释放空间时，相邻的空闲分区要进行合并

 但动态分区分配也存在他的问题。

1.系统用什么样的数据结构记录内存的使用情况？

空闲分区表：分区大小、起始地址、状态

2.当很多空闲分区都能满足需求时，应该选择哪个分区？

分配算法：

1.首次适应算法：按地址的顺序依次查找，直到第一个合适的（不仅最简单，而且最好最快）

2.最佳适应算法：按容量递增形成链表，然后从小至大查找

3.最坏适应算法：按容量递减形成链表，然后从小至大查找

4.临近适应算法：

2-------！！！！！非连续分配管理

基本分页存储管理：

《1》什么是分页：将内存空间分为一个个大小相等的分区（称为页框或页帧），将进程的逻辑地址空间也分为与页框大小相等的部分（称为页或页面），页可以不连续的存放到页框当中。

《2》页表：注意欧，页号从0开始为了知道进程的每个页面在内存中存放的位置，操作系统要为每个进程建立一张页表。页表一般放在PCB中，记录了相应的映射关系。页表里的每一项都叫做页表项

     问题一：计算每个页表项应为多少字节。

 页表项的字节数，应保证整个内存块都能被记录在页表内。

依题，可以有2的20次方个页。因此页表项的数目应能大于2的20次方。所以页表项应为20b，至少为3B。

        问题二：如何实现地址转换

虽然各页面是离散存放的，但页面内部是连续的。逻辑地址对应物理地址=对应页面的起始地址+页内偏移量。

简而言之：类似IP分配，前多少位是页面号，后面为页内偏移量

《3》基本地址变换机构

页表寄存器（页表起始地址F+页表项数M）。

1.根据逻辑地址计算出页号、页表偏移量；

2.判断页号是否越界（若越界则产生越界中断）；

3.查询页表，找到页号对应的页表项，再根据页表项找到相应的页面；

4.用页面起始地址和页内偏移量得到物理地址；

5.访问目标单元；

注意，给出内存大小后就默认给出了页号长度

页面大小为1K=2的十次方，页内偏移量占十位

 2500=2048+452，所以该地址对应的页号是2，查找页表，其对应的内存块是8，

所以物理地址是1024*8+452=8644。

《4》具有快表的地址变换（类似ARP协议中的地址对应）（快表位于高速缓存中）

快表中直接存储页号对应的物理地址，进程访问时先去块表查询，如查找到直接进行访问；如未查找到，去主存中查找慢表，并同时将查找记录写入快表。

《5》两级页表  

目的：便于索引

顶级页表最多一个页面

 

 

基本分段存储管理

分页管理是从计算机的角度考虑的，目的是提高内存的利用率，提升计算机的性能。分页通过硬件实现，对用户完全透明。分段管理则考虑了用户和程序员，以满足方便编程、信息保护和共享、动态增长和动态链接等要求

如一个程序由程序段、数据段、PCB组成，可将其分为三段，并分配逻辑地址（段内连续，段间不必连续）。

 

段页式存储管理