3.1 内存管理的基本逻辑

1. 内存管理的功能：

   1. 内存空间的分配与回收：本章最重要的一点
      1. 在程序被调入内存时，选择从哪里被调入，就引出了外存的交换区与文件区和三种取页面方式；
      2. 在程序被调入内存时，选择在何时被调入，就引出了预调页和请求调页两种策略；
      3. 物理内存空间可以被程序连续分配（单一连续，固定分区，动态分区），也可以被非连续分配（页式，段式，段页式，衍生请求式）；
         1. 连续分配时，内存不能完全利用，产生内、外部碎片，动态分区时还有4种分配算法
         2. 非连续分配时，只有内部碎片没有外部碎片，程序只在内存中分散存储一小部分代码和数据
            1. 进程所占内存越小并发度越高，因此确定系统给每个进程的页框数有3种策略
            2. 当进程访问页面不在内存时，需要的置换算法有4种
   2. 地址转换：逻辑地址到物理地址，主要是非连续分配的地址计算
   3. 内存的扩充：覆盖，交换，虚拟存储，三种
   4. 存储保护：设置上下限寄存器，或重定位寄存器和界地址寄存

      重定位寄存器是“加”        界地址寄存器是“比”

2. 程序在内存中的过程：

   1. 编译：将源代码变成目标模块；此处每个模块的地址都是从0开始
   2. 链接：将目标模块与库函数链接在一起形成完整的装入模块；此处地址合在一起才算是逻辑地址
      1. 静态链接：在运行前完整链接库函数，不再拆开
      2. 装入时动态链接：在装入时边装边链接
      3. 运行时动态链接：在程序执行中，需要时才链接，便于修改更新，实现目标模块的共享
   3. 装入：将装入模块放入内存；此处逻辑地址变成物理地址
      1. 绝对装入：逻辑地址等于物理地址；只适用于单道程序
      2. 静态重定位：装入时重定位，要求分配全部空间，进程地址不再改变
      3. 动态重定位：运行时重定位，空间不需要全部，也不需要连续，进程可以移动
   4. 

3.2 连续分配管理方式

内部碎片：是已经被分配出去（能明确指出属于哪个进程）却不能被利用的内存空间
外部碎片：是还没有被分配出去（不属于任何进程），但由于太小了无法分配
这样就比较好理解了

3.2.1 单一连续分配

• 内存中只有一道程序，逻辑地址与物理地址对应，可以采用覆盖技术扩充内存容量

  3.2.2 固定分区分配

• 内存的分区大小划定就不变，有大小相等的分区块，也有大小不等的分区块

• 缺点：程序太大，放不进任何分区，也许能用覆盖技术分段运行；程序太小，分区利用率很低

  3.2.3 动态分区分配

1. 概念：不预先划分内存区块，由程序的具体情况动态划分

2. 空闲块的使用策略：

   固定分区会产生内部碎片，动态分区会产生外部碎片

3. 紧凑技术：移动程序，消除外部碎片，动态重定位的运用

3.3 非连续分配管理方式

3.3.1 基本分页存储

1. 概念：程序分页，内存分块，进程由页向块映射，分配内存
   1. 进程中的为页，物理内存中的为页框、页帧或者物理块，外存中称块
   2. 页面大小指分页的大小KB，页表长度指页表项的个数
   3. 页表由页表项组成，每个页表项的长度是一样的，并没有页号存在，得自己算
2. 地址转换：
   1. 页号与PCB中的页表长度比较，判断是否越界
   2. 页号是页表始址和页面大小推出来的
   3. 只提供虚拟地址即可找到物理地址，所以页式管理是一维的
3. 快表：解决多次访存影响速度的问题
   1. 逻辑地址与快表比对，如果相同就直接得出物理地址，如果快表中没有再访存慢表得到物理地址
   2. 一般默认先查TLB再访存，有些会同时访问

4. 多级页表：解决页表在内存中太占地方的问题

   1. 一个进程一张段表或页目录表，且常驻内存，底层的页表根据情况调入调出
   2. 在地址上的反映，地址还是那个地址，其实就是对分段的地址的理解发生了变化，例如32位逻辑地址，页面大小为4KB，所以页面偏移量为12位，前面的20位在一级页表中表示纯纯的连续页表，占很大的内存，但是如果是多级页表，就可以根据前10位判断页目录号，后10位判断页表号
   3. 当TLB命中时，直接取得页框号，没有多级快表这种东西，TLB中存的本来就是完整的前20位页号
      当TLB缺失时，需要访存取得一级二级页表，再访存取得指令或数据
   4. 

      3.3.2 基本分段存储

5. 概念：程序按自然段划分逻辑空间，段内连续，段间不连续

   1. 段表的段表项也是一样长，段号也是需要自己算的，实际只存了基址和段长
   2. 与分页相比，考虑了用户的编程，信息共享及动态链接的需求
   3. 无法只通过一个逻辑地址得知物理地址，因为分段管理的地址空间是二维的

6. 地址转换：与页式不同，段号与段表长度比较，看是否越界；偏移量与段长比较，看是否越界

   3.3.3 段页式存储

7. 概念：程序先按逻辑分段，段中再分页；
   一个程序有一个段表，一个段有一个页表；

3.4 虚拟内存

3.4.1 基本概念

1. 局部性原理：时间局部性：现在用了待会还要用，例如循环
   空间局部性：现在这一个待会下一个，例如数组

2. 概念：基于局部性原理，只将一部分程序装入内存，用时再调入内存，不用时调出至外存，原本存不了那么多程序的内存，现在能运行这么多程序，给用户的感觉就像内存增大了很多倍，但其实只是逻辑上的扩大

   3.4.2 请求分页管理方式

3. 概念：在基本分页的基础上，增加了请求调页和页面置换的功能

4. 页表机制：对比之前的基本分页，增加了一些标志位
   1. 状态位：显示是否已存入内存，是就为1，不是为0
   2. 访问字段：记录被访问的次数，是置换时的依据
   3. 修改位（脏位）：记录是否被更改，改了的话，置换该页时要写回内存
   4. 外存地址：在外存上的地址

5. 置换算法：

   1. 最佳置换算法：不存在
   2. 先进先出算法：Belady异常
   3. 最近最久未使用：图表法
   4. 时钟置换：保留被访问的，置换没有被访问的；改进后置换顺序（0,0）-（0,1）-（1,0）-（1,1）

      3.4.3 页面分配策略

6. 驻留集：为进程分配的页框的集合，称为驻留集，具体分多少个页框：

   1. 固定分配局部置换：页框数一定，缺页只能置换
   2. 可变分配全局置换：页框数不定，缺页就给空闲物理块
   3. 可变分配局部置换：动态增减页框数，允许缺页置换
7. 工作集：现页面前t个页面的无重复集合；反映接下来一段时间里会经常访问的页面
8. 调入时机：预调页靠预测，用于运行前首次调入；请求调页一次调一页，用于运行中
9. 从哪里调入：交换区大，文件区复制到交换区，让内存从交换区中取
   交换区小，不会被修改的代码段直接从从文件区拿，可能被修改的在交换区换入换出
   UNIX方式，全从文件区拿，被换出的才放进交换区
10. 
11. 抖动：换出换进，CPU效率低下，存储器负荷运行；原因是物理块分配少了

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