计算机操作系统感悟随笔--内存离散分配 分页、分段

一、存储管理的离散分配方式

• 连续分配方式：一个进程连续的装进内存一个大小合适的区。
  -> “碎片”-> “紧凑” ->增大开销
• 如果允许一个进程直接分散装入多个不相邻分区中，则无需“紧凑”
• 产生存储管理的离散分配方式。
  基本分页存储管理
  基本分段存储管理
  段页式存储管理
• 基本分页存储管理方式
  本部分讨论不具备对换功能的纯分页模式，作业运行需要全部装入内存。
  比较连续分配方式
  作业逻辑地址空间有M大，就需要向内存申请一个M大的连续区域。
  分页的目的是更细粒度的处理空间，减少粗放管理的浪费或开销问题。
  
  二、
  
  
  
  例：
  
• 页面大小决定偏移量（页内地址）的位数 n；

作业大小->页面数量
->页表长度 a
->页号的位数 m（或总位数-页内位数）

• 内存容量决定块数，块数决定编址位数，即页表项位数 b。
  
  三、地址变换过程
  分页系统中，进程创建，放入内存，构建页表，在PCB中记录页表存放在内存的首地址及页表长度。
  1.运行某进程A时，将A进程PCB中的页表信息写入PTR中；
  2.每执行一条指令时，根据分页计算原理，得到指令页号X和内部偏移量Y；
  3.CPU高速访问PTR找到页表在哪里；
  为防止错误检索，增加预先的判断：
  计算得到的页号是否大于页表长度（即页表项数）
  一个5页的进程，页面编号0-4，若地址计算出的页号不在该范围，一定产生了越界错误。
  4.查页表数据，得到X实际对应存放的物理块，完成地址映射计算，最终在内存找到该指令。
  
  访问内存的有效时间
• 进程发出逻辑地址的访问请求，经过地址变换，到内存中找到对应的实际物理地址单元并取出数据，所需花费的总时间，称为内存的有效访问时间EAT（effective
  access time）
• 设访问一次内存时间为t，则基本分页机制下EAT=2t，why？

CPU操作一条指令需访问内存两次：
1.访问内存中的页表（以计算指令所在的实际物理地址）
2.访问指令内存地址

基本分段存储管理方式
从提高内存利用率角度；
固定分区  动态分区 分页
从满足并方便用户（程序员）和使用上的要求角度：
分段存储管理：作业分成若干段，各段可离散放入内存，段内仍连续存放。
方便编程：如汇编中通过段：偏移确定数据位置
信息共享：同地位的数据放在一块方便进行共享设置
信息保护
动态增长：动态增长的数据段事先固定内存不方便
动态链接：往往也是以逻辑的段为单位更方便
四、分段系统的基本原理
程序通过分段(segmentation)划分为多个模块，每个段定义一组逻辑信息。如代码段（主程序段main，子程序段X）、数据段D、栈段S等。
谁决定一个程序分几段，每段多大？
编译程序（基于源代码）
段的特点
每段有自己的名字（一般用段号做名），都从0编址，可分别编写和编译。装入内存时，每段赋予各段一个段号。
每段占据一块连续的内存。（即有离散的分段，又有连续的内存使用）
各段大小不等。