Ch7_Memory_Management

Memory Management

• 重點一 : Binding
• 重點二 : Contiguous Memory Allocation
• 重點三 : Fragmentation
• 重點四 : Paging
• 重點五 : Page Table 的製作
• 重點六 : Paging 之相關計算
• 重點七 : Structure of Page Table
• 重點八 : Segment Memory Management (Segmentation)
• 重點九 : Paged Segment Memory Management (分頁式分段)
• 重點十 : 小結

重點一

Binding

• Binding : 決定程式在記憶體執行之起始位址
  
• Stactic Binding ( logical address = physical address )

  • Compiling Time (Compiler) → 如果編譯時，程式所在的記憶體位置已知，那麼可產生absolute code，將來程式執行的起始位址不得變更 ； 如果起始位置變化，必須重新編譯代碼。

    • 缺點：若所決定的位址內有其它的程式在執行，或之後要變更程式執行的起始位址，則須 recompile。

  • Loading Time (linking loader) → 如果編譯時不能確定程式所在的記憶體位置，則必須生成relocatable code

    • 優點 : 更程式執行的起始位址不須 recompile。
    • 缺點
      • execution time 沒有被呼叫到的模組仍需事先 linking, Allocation, Loading，浪費時間也浪費記憶體。 (e.g. if-else 的程序、OS 錯誤處理程序。)
      • 程式執行期間仍不可以改變起始位址。
        
• Dynamic Binding ( logical address ≠ physical address )
  • Execution Time (O.S) → 在程式執行期間才決定程式執行的起始位址。需要的額外硬體支援(Memory-Management Unit, MMU)。
    • 優點
      • [1]：Process在執行期間可以任意更動其起始位址，仍能正確執行
      • [2]：有利於O.S彈性地管理Memory Space之配置(彈性高)
    • 缺點
      • [1]：需要Hardware額外支持 → 不是O.S(∵要用O.S需interrupt，而此操作太頻繁不適合)
      • [2]：Process Exec.Time 變長 ，Performance 較差
    • Paging是用Dynamic binding，雖然Paging也可以用Compiling Time 或 linking Time，但沒什麼意義
• Logical address : CPU → Logical address (Virtual addr.) → Logical address space
  Physical address : Memory → Physical address (Hareware site e.g RAM) → Physical address space
  
• Static link → Compile 時 library 就加入程式碼(好幾個程式都#include <stdio.h>，就會有好幾份程式碼分布在記憶體當中，很冗)
• Dynamic linking → call module 後 ，load + link(好幾個程式都#include <stdio.h>，只load一份，大家共用(Share library)
  • Def : module 間的 External symbol reference (外部符號參考)之工作，延到 execution time 才做，即不事先
    　　　 linking，而是在 execution time 時等某個 module 被 call 時，才 loa