三、内存管理

本章导览

共 5 个小节：内存管理概念、内存管理概念、内存管理概念、虚拟内存管理、虚拟内存管理

本章重点

• 连续分配：单一 / 固定 / 动态分区，配首次 / 最佳 / 最坏适应算法
• 分页：逻辑地址 = 页号 + 页内偏移，经页表（+ 快表 TLB）变换；两级页表省空间
• 分段按逻辑模块、段页式结合两者；虚拟内存靠页面置换扩容

内存管理概念

关键点

• 内存管理四职责：分配回收、地址变换（重定位）、空间扩充、存储保护
• 覆盖（同程序内）与交换（进程换入换出）解决内存不足
• 连续分配：单一连续、固定分区、动态分区（产生外部碎片）

内存管理概念

关键点

• 动态分区算法：首次适应（常最优）、最佳适应（留小碎片）、最坏适应、邻近适应
• 基本分页：内存分固定大小「页框」，逻辑地址 = 页号 + 偏移，查页表得物理块
• 快表 TLB：缓存常用页表项加速变换；两级页表解决页表过大

内存管理概念

关键点

• 分段：按逻辑模块分段（段长可变），地址 = 段号 + 段内偏移，便于共享与保护
• 段页式：先分段再分页，兼顾两者优点
• 分页 vs 分段：分页是物理划分（对用户透明、无外碎片）、分段是逻辑划分（有外碎片、便于共享）

内存的基础知识

内存管理的概念

覆盖与交换

连续分配管理方式

动态分区分配算法

基本分页存储管理的概念

基本地址变换机构

两级分页

基本分段存储结构

段页式管理方式

虚拟内存管理

关键点

• 虚拟内存基于局部性原理：只把活跃页调入内存，造出「大内存」假象
• 请求分页：访问的页不在内存触发缺页中断，从外存调入
• 页面置换算法：OPT（最优，理论）、FIFO（可能 Belady 异常）、LRU（最近最少用）、CLOCK（时钟）

虚拟内存管理

关键点

• 页面分配策略：固定 / 可变分配 + 局部 / 全局置换
• 抖动（Thrashing）：频繁缺页置换、CPU 利用率骤降；用工作集控制分配避免抖动
• 内存映射文件：把文件映射到虚拟地址空间，像访问内存一样读写文件

虚拟内存的基本概念

关键点

传统存储管理方式的特征、缺点 局部性原理 虚拟内存的定义和特征 操作系统虚拟性的一个体现，实际的物理内存大小没有变，只是在逻辑。上进行了扩充。 如何实现虚拟内存技术

请求分页管理方式

页面置换算法

页面分配策略、抖动、工作集

内存映射文件