操做系统----->>>>>关于段页式内存管理的总结

内存管理的技术主要有：

固定分区内存管理、可变分区内存管理、简单页内存管理、虚拟内存页式管理、简单段内存管理、虚拟段内存管理

这6中技术。其实还有一种是结合了段和页式内存管理的方案。下面主要讨论段页式内存管理。

开讲以前，明白一个结论：页式内存对程序员透明，而段式内存管理，则不。

一                            原理部分

简单页内存管理--->

原理：进程被组织成若干页，造成的页表。页表中的每一项包括页号、偏移地址、控制位(如修改位，读取位等）等。当进程运行时进程页被所有加载到内存中（在没有覆盖技术的系统中，反之，则能够部分加入）。当cpu 发生存储器访问（寻址）时，会发生逻辑地址（进程页号，偏移地址）到物理地址或实地址（内存帧号，偏移地址表示）的转换。即经过逻辑地址的进程页号做为索引，和基址寄存器（存放页表的起始地址=程序运行的首地址）指定的进程页表，索引到由操做系统维护的空闲内存帧列表中的内存帧（用帧号表示）。再经过帧号+偏移地址获得一个物理地址。

注意一个概念，进程的页表由进程自身维护（用于描述自身的页）。而操做系统也会维护一个空闲内存帧表（由操做系统建立维护，用以描述空闲内存的帧）。这个概念在段式内存管理中一样适用。

另外，和虚拟内存页管理不一样的是，简单页内存管理不要求进程的全部页被加入内存。

存在内部碎片，没有外部碎片。

进程页大小=内存帧大小

简单段内存管理原理-->

原理：程序在编译时，造成一系列的段。进程会维护一个段表。段中每项包括段号，偏移地址、控制位（修改位、读取位等控制位信息）等构成。当进程运行时，要求进程全部的段被加载到内存。当cpu发生存储器访问（寻址）时，须要把程序用的逻辑地址（段号，偏移地址共同表示），经过基址寄存器或称为段表指针（存放进程段表地址=程序执行首地址的寄存器），加上要访问的段号做为系统空闲段表的索引，索引到一个空闲内存段。最后+偏移地址，转换成实际的物理地址（空闲内存段号，偏移地址）。

而进程段表由自身维护，系统会维护一张当前内存空闲段的段表。

要求进程段在进程运行时所有加载。

因为，每一个进程段大小不一样，操做系统会根据进程段的大小寻找一块恰好大小的内粗段存放之。故没有内部碎片，可是有外部碎片。

虚拟内存下的页内存管理-->

原理：基本和简单页式内存管理别无二致。惟一不一样的是，进程运行时，不要求进程页表中的全部页被映射到内存帧。根据使用时，用到某个页，如今当前内存驻留页中查找是否存在该页，若是有直接存取。不然，经过一个缺页错误（缺页中断）就从磁盘中加载此缺页。另外，若是当前内存中内存已满，则某些页会被换出内存（写回磁盘）。

极端的是，当进程被挂起时，在这以前，该进程的全部页都将被换出内存，当进程唤醒时，再加入内存。

虚拟内存下的段内存管理：

原理：基本和简单段式内存管理别无二致。惟一不一样的是，不要求进程在运行时所有加入进程段。而是根据须要如虚拟页式内存管理同样，动态的加载与换出。所以，在理论上，每一个进程拥有一个和物理内存同样大的虚拟内存空间。

好比，一个32位地址系统，物理内存时4GB，则每一个进程拥有一个4GB的虚拟内存空间。

二                                优缺点对比

三                                基本术语

页、段、帧：

 页式进程的概念，段也是进程的概念，帧是页的物理内存映射，这个帧表有OS维护。

段表地址、页表地址、程序运行首地址、基址以及基址寄存器的关系？

段表中的每一个段都有本身的首地址（逻辑地址），段表描述进程中的每一个段。

页表由进程维护，描述每一个进程页未来映射到的空闲内存帧。

程序运行首地址通常和段表、页表首地址相同。基址也是如此，而基址寄存器存放基址

故以上的几个概念大体能够化等号。它们描述的对象是同样的。注意在不一样场合，灵活对待。

 

虚拟内存：

书上的概念是将辅助存储的一部分做为内存的扩展。也就是看成“内存”来用。

内存抖动：

进程的页或段频繁地在内存和磁盘（辅助存储）之间来回移动。好比，当你准备换出的页或段在换出的补偿时间内，有将被读入。并反复如此，就会致使内存抖动。

地址重定位：

逻辑地址到物理地址的映射过程。

逻辑地址：

段式逻辑地址=段号，偏移地址

页式逻辑地址页号，偏移地址

物理地址：

实际存储的地址

基址寄存器：

通常存放程序执行地址的寄存器。

进程页表：

页式内存系统下，用于描述进程的数据结构

内存空闲帧表

进程页映射到的空闲内存帧的集合

进程段表

段式内存下，用于描述进程的数据结构

内存空闲段表

进程段可以映射的实际内存段的集合

虚拟地址空间：

使用虚拟存储的系统，每一个进程理论上拥有的地址空间。

存储器访问（或寻址）会发生什么？

会发生地址重定位（程序的逻辑地址---->物理地址的转换）

页请求策略

页放置策略

页替换策略

页替换策略分为四大页替换算法：

最优替换策略（OPT）：将当前驻留在内存中的，那些下次将要被访问的时间间隔最长的内存页替换出去（从主存写回磁盘）。这是一种预计未来的思想，这种算法固然是性能比较好的。这种玩意儿理解起来极其简单，也就是在当前的页访问序列中，未来最不可能被访问的帧被替换出去。产生 的页错误（页中断）次数最少。因为它预测了未来会发生什么，在现实中，它一般是不能实现的。

效率高，可是不易实现

最近最少使用替换算法LRU（Least recent use）：把那些最近使用最不频繁的内存页替换出去。即离当前访问序列中最远的那个内存页（实际上是帧，为方便表述，将进程页的概念等价为内存帧。）

效率接近OPT，可是不易实现

FIFO替换算法（先进先出算法）：这种算法是将当前驻留在内存中的最早进内存的页替换出去。

实现简单，可是效率低下，发生页错误的次数高。

时钟替换算法（Clock算法）：一种类FIFO算法，可是又不一样。这种算法这种了效率和实现难度以及开销三者的利弊。科学家主要对这个小子进行开发。因此，大多数效率比较高的帧替换算法都是Clock替换算法的变种。

------>>>>>>好好掌握Clock算法很是关键。

效率比较：OPT>LRU>CLOCK>FIFO