三、存储管理

一些概念

1. 交换技术

将进程全部或一部分暂时移出到外存，挂起或虚拟存储。

2. 虚拟存储

只装入一部分到内存，留一部分在外存，外存虚拟作为内存使用。操作系统负责内外存切换：进程运行时需要的数据或代码从外存调入内存，内存中暂时不用的交换到外存

虚拟存储依赖交换技术。

3. 映射地址

逻辑地址

物理地址

4. 进程的地址空间

----高地址------

堆栈

数据

程序

进程控制块

----低地址------

5.地址映射

（1）静态映射

程序装入时一次性完成地址变换，线性增加偏移，程序运行时不再改变。不适合多道程序，因为必须是连续的空间，不支持碎片。

（2）动态映射

一边执行一边转换，由专门硬件地址管理部件实现

6. 内存划分与分配技术

（1）静态划分

一旦划分完毕，分区大小、数目不再改变

固定分区、分页

固定分区：等长、不等长。缺点是浪费空间，内零头

分页：大小相同的小固定分区，称为页框/帧。需要位示图或者空闲页框表等进行管理，进程支持不连续存储

（2）动态划分

7.链接

（1）静态链接

（2）动态链接

装入时动态链接：相比静态链接，只链接有引用到的。但不一定会执行到，比如分支内。

运行时动态链接：实际执行时才链接

8. 存储技术

（1）简单存储

相对虚拟存储而言，执行之前，操作系统必须将要执行的程序全部装入内存

（2）虚拟存储

允许内存只装入程序运行必须的部分，当执行部分不在内存时，则通过中断，将外存的程序调入内存

9. 非连续存储技术

（1）分页存储

将物理内存划分为大小相同的页框，将进程划分成大小相同的页面，页面=页框

逻辑地址被分为页号+页内偏移量

页表：系统为每个进程建立一张页面映射表，用于记载各页面到物理页框的映射信息

空闲页框表：空闲的物理页框，用于分配空间

地址变换：根据逻辑地址计算页号和页内偏移量，用页号检索页表得到物理地址

多级页表：以二级页表为例，假设逻辑地址空间为32位，即4GB，页面=页框=4KB，每个页表项占内存4字节。

    4GB的逻辑空间，需要4MB的页表项（1M条记录*4字节），4MB是放不下一个页面的，所以需要二级页表来寻址一级页表。二级页表刚好4KB够放。

    假设逻辑地址为0000 0000  0000 0000 0001 | 0000 0000 0001     

一级页表中页号为0000 0000  0000 0000 0001

页内偏移量为0000 0000 0001

因此找到一级页表中页号为0000 0000  0000 0000 0001的页表项查出对应的页框地址，即可得到该逻辑地址对应的物理地址。

由于每个页表项占4字节，所以一级页表地址应为0000 0000  0000 0000 0001xx，对一级页表再用二级页表寻址

0000 0000  00 | 00 0000 0001xx

                                    二级页表中页号为0000 0000  00

       页内偏移量为00 0000 0001xx

得到一级页表项的地址

（只要是一个页面存放不下的东西，都会被离散地存放在各个页面，需要有页表进行管理映射）

快表：分页系统，每次处理机读取指令至少需要访问两次物理内存，为此创建高速缓冲存储器快表，快表可认为是快速访问的硬件。

评价：消除了外零头，只有内零头；页面存储，用户看到的是一维空间，无法将子程序模块或者函数独立，无法单独调试；不易于共享存储和动态链接。简单说就是不利于模块化

  （2）分段存储

基于模块化程序设计，子任务单独成段，单独编译、链接、执行。

组成：段号+段内偏移量

看起来跟分页差不多，但是分页是由系统自己划分的，用户看到的是一维空间；分段是由用户自己划分的

动态划分，系统将内存划分为尺寸不等的分区，当一个进程装入内存，系统为该进程每个段都划分一个分区，各个段之间不必要连续。

不需要多级，因为是不等长分区

（3）段页式

基本思想：采用分段方法组织用户程序，采用分页方法分配和管理内存。即程序可以模块化，系统根据模块，装入页框

对于用户，看到的是二维的段号+段内偏移量

对于系统，是三维的地址：逻辑地址由3部分组成，段号+段内页号+页内偏移量