【哈工大_操作系统理论】L20&21 内存使用与分段&内存分区与分页

L3.1 内存使用与分段

将程序放到内存中，PC指向开始地址

程序编译生成是存放在磁盘上的，需要移动到内存上取值执行。

1、重定位：将程序载入内存中，需要修改程序中的地址（相对地址）

• “编译时”重定位无法知道“载入运行时”之前空闲的位置是否还空闲，相比而言“载入时”更好
  

• 然后，载入后如果阻塞还会被换入或换入，内存还需要移动，所以也不合适
  

• 最佳时机：运行时重定位
  

• base存放在 PCB 中

2、分段

• PCB中存放整个程序的基址
• 整个程序中又分为堆栈、 代码、数据等多个段，每个段的基址存放在进程段表（LDT表）中
  

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L3.2 内存分区与分页

寄存器LDTR指向当前进程的LDT表的起始地址（计算机通过访问该寄存器来找到LDT表）

1、如何在内存中找到一段空闲的分区

• 维护空闲分区表数据结构
• 适配算法：首先适配、最佳适配、最差适配

2、分页

解决内存分区导致的内存效率问题。

• 物理内存通过分页来割
• 虚拟内存通过分区来割。

1. 可变分区造成的问题：导致存在很多内存碎片，需要内存紧缩（在50K+150K的空间中，无法存放160K数据）
   

2. 物理内存通过分页，减少浪费，避免碎片

将内存分成页，将段打散，请求时计算需要的页数。系统一页一页地分配给这个段。

• 页表寄存器CR3

3、分页重定位方法：

1. 每页大小为4k，偏移地址除以4k（右移12位）即可知道在第几页。

例子：
mov [0x2240], %eax
// 2240 >> 12 = 2，即在第 2 页
// 此步骤由硬件内存管理单元 MMU 完成

2. 根据知道的页数，找到对应的页框，如上在第3个页框（因为每个页框大小为4K），则地址为3*4K+240 = 0x3240

• 页表指针存放在PCB中

总结：

1. 一个程序由多个段组成；
2. 每个段如果直接放在内存中，在进入、换出过程就造成很多内存碎片，因此被打散为多个页存放；
3. 为了程序执行可以找到地址，建立页表（程序逻辑页->物理页），页表与PCB关联；