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OS笔记（一） 内存管理

内容导读

互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了OS笔记（一） 内存管理，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含2975字，纯文字阅读大概需要5分钟。

内容图文

文章目录

内存管理方案

1. 无存储器抽象

最原始的方案，每个程序都直接访问物理内存。这种方案下有三种内存的组织方式：

  • 操作系统位于内存顶端的ROM（只读存储器）中
  • 操作系统位于RAM（随机访问存储器）中
  • 设备驱动位于内存顶端的ROM中，OS的其他部分位于RAM的底部
    在这种没有内存抽象的系统中，想实现并行可以使用多线程编程。

2. 地址空间抽象

1.地址空间

把物理地址暴露给程序的弊端：

  • 如果用户程序可以寻址内存的每个字节，就有可能破坏OS
  • 难以实现多进程
    所以引入了地址空间的概念，为程序创造一种抽象的内存。地址空间是一个进程可以用来寻址内存的一套地址的集合，每个进程都拥有自己的地址空间，且这个地址空间独立于其他进程的地址空间，仅在特殊情况下，进程可以共享地址空间。

地址空间的实现：
利用基址寄存器与界限寄存器，把每个进程的地址空间映射到物理内存的不同部分。一个进程运行时，其起始物理地址被装载到基址寄存器里，长度被装在到界限寄存器里。在进程访问内存时，CPU在把地址发送到内存总线前会自动加上基址，同时检查是否超越了界限。

2. 交换技术

因为物理内存的大小不足以容纳所有进程，交换技术即在进程运行的时候将其导入内存，空闲时再存入磁盘。因为很多编程语言都可以动态分配内存（堆），交换时在内存中为进程预留一些空间，在换出时，只需要交换进程实际上使用的内存。

空闲内存的管理

1. 位图

将内存划分为很多分配单元，每个对应位图中的一位，0表示空闲，1表示占用。
这种方法利用一块固定大小的内存区就可以管理整个内存，但是位图是一个线性的存储结构，查找可用内存块非常耗时。

2. 链表管理

这种方法维护一个记录内存使用情况的链表，链表的每个节点包含一个进程，或是两个进程之间的空闲区域，按照地址排序。寻找空闲区域有以下几种方法：

  • 首次适配 First Fit：沿着链表一直搜索，直到找到一个足够大的空闲区域
  • 下次适配 Next Fit：每次找到合适空闲区域的时候都记录当前位置，以便下次寻找时搜索
  • 最佳适配 Best Fit：总是分配能容纳进程的最小的空闲区域
  • 最差适配 Worst Fit：总是分配最大空闲区域
  • 快速适配 Quick Fit：为常用大小空闲区维护单独的链表

3. 虚拟内存

每个程序拥有自己的地址空间，被分割为很多块，这些块称之为页面 Page，每页都拥有连续的地址范围，并且被映射到物理内存。并非所有的页都位于内存中才能运行程序，当程序引用了内存中的地址时，由硬件立即映射，当程序引用了不在物理内存中的地址空间时，由操作系统负责将缺页装入内存（即缺页中断）。

1. 分页

程序产生的地址，即程序的汇编代码中使用的地址，称为虚拟地址，他们构成了虚拟地址空间。不使用虚拟内存时，系统会直接将虚拟内存送至内存总线，而使用虚拟内存时，虚拟地址会被送至内存管理单元（Memory Management Unit，MMU），由MMU负责把虚拟地址映射为物理地址。

2. 页表

虚拟地址被分为虚拟页号（高位）和偏移量（低位），页号指定虚拟页面中的一页，偏移量确定在页面中的偏移量。页表是以虚拟页号作为索引，用于寻找页框号的结构。页表项是一个负责管理页表的数据结构，包含高速缓存禁止位、访问位（）、修改位、保护位、“在/不在”位（表示该页在不在内存中）和页框号（页表映射的目的）。

3. 页面置换算法

为了使常用的页面保留在内存中，减少置换开销，提出了缺页置换算法

1. 最优页面置换算法
2. 最近未使用算法NRU Not Recently Used

添加两个状态位：R位和M位

内容总结

以上是互联网集市为您收集整理的OS笔记（一） 内存管理全部内容，希望文章能够帮你解决OS笔记（一） 内存管理所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。

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来源：【匿名】