操作系统笔记:(一)物理内存分配1：连续内存分配

remark： 这是我准备考研期间看学堂在线清华大学的OS MOOC的笔记，由于博主不是科班出身，所写错误可能很大，望大家指正.

本文结构如下:

• 计算机内存管理概述
• 连续内存分配
• 碎片整理
• e.g: 伙伴系统(Buddy System)

计算机内存管理概述

首先我们知道计算机的内存是分很多层次的，不同层次之间访存速度相差很大，（甚至达到几个数量级）

MMU 工作原理介绍

Where exactly L1, L2 and L3 Caches located in computer?

上面是关于MMU和L1,L2 Cache 的介绍，先留坑，有兴趣可以看看

内存管理方式

• 重定位 (relocation)
• 分段(Segmentation)
• 分页(paging)
• 段页式

分段分页和段页是都会在非连续内存分配中介绍，重定位先留坑待补

地址空间

物理地址空间 就是真实的计算机内存（e.g.: 4G ，0-4G-1）
逻辑地址空间 CPU看运行进程看到的地址，也称虚拟地址

地址生成

将指令与数据绑定到内存地址有如下几种情况:
* 编译时 编译时写死，生成绝对地址代码
* 加载时 编译时生成可重定位代码，加载时进行地址绑定
* 执行时 执行时进行地址绑定，这种方式更加灵活，执行时可以从一个内存段移到另一个内存段

地址检查

连续内存分配

顾名思义，操作系统为每个进程分配一块连续的内存区域，操作系统需要维护一个表，记录哪些内存块被占用了，哪些没有。这样做很明显会产生
两个问题
1. 外碎片 （相邻两块之间不能用的）
2. 内碎片 （分配的内存中用不完的）

特点
1. 加载时分配
2. 地址连续

分配策略

• 最先(first-fit) : 找到第一块足够大的，
• 最佳(best-fit)： 找到足够大的中最小的 M=minMi≥Mneed{Mi} M = m i n M i ≥ M n e e d { M i }
• 最差(worst-fit): 分配最大的

碎片整理

一种解决外部碎片的方法是 紧缩(compaction) ,就是移动内存，最暴力的就是将所有占用内存移到一边。but 紧缩并不是总是可以的必须是在地址绑定时是执行时生成才行。另外一种策略就是下一节要讲的非连续内存分配
交换 这种策略是OS在进程空闲时将所占用的数据段换出到硬盘中去，也可以抢占。

Buddy System

它的直观表现是这样的

每一块内存都是2的幂次，需要注意的是由于分配是连续的，所以依然存在外部碎片