内存管理

地址绑定

高级语言中的符号 与 存储地址对应

• 编译时 ： 相对于起始位置的偏移地址
• 加载时 ： 确定进程在内存中的起始位置 将程序中的地址加上起始位置进行重定位（静态重定位）
• 运行时 : （动态重定位）

动态重定位：

静态装入 ： 运行之前，将程序全部导入内存
动态装入 ： 运行时， 现用现导入

静态链接：运行之前，将所有的库全部链接进去
动态链接：现用现链接

地址

• 逻辑地址
• 物理地址

$$LA=>MMU=>PA$$

交换

• 滚入 （roll in）
• 滚出 （roll out）

连续存储

• 重定位寄存器

• 界限地址寄存器

• 

• 固定分区

• 可变分区

分段

分页

将物理内存分为大小相同的帧，逻辑内存分为相同大小的块（页）。

p为页号，d为页内偏移 （页号是页表的索引）

分配帧的过程

首先进程进入，会占用部分逻辑内存，操作系统负责将这些逻辑内存映射到物理内存中，此时操作系统去检查帧表 （记录物理内存中哪些帧被哪些进程占用），将空闲的帧分配给进程请求的逻辑内存，并形成新进程的页表。

操作系统为每一个进程维护一个页表的副本，页表中具有保护位，例如访问权限，有效无效位。

由于每次访问页表都要增加一次访问内存的时间，所以设置了快表

快表中对页号的检查是并行的，

虚拟内存

将逻辑内存与物理内存分开（使得逻辑内存远大于物理内存，在运行时，进程不一定都在内存中）

按需调用

并不把所有进程的部分都装入内存，只有在需要时再进行调用（懒惰交换）

将进程看成一系列的页，使用调页程序将对应的进程部分调入

在页中使用有效/无效位来表示该页是否在内存中

进程访问不在内存中的页（操作系统去磁盘中进行调用）发生页错误

主要时间消耗：

• 处理缺页中断错误
• 将磁盘数据调入内存
• 重启原来进程

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cpu异常后，中断返回后，可重新执行原指令，也可执行下一条指令。

写时复制

页面置换

以下来自百度百科

最佳置换算法（OPT）

未来最久使用

先进先出置换算法（FIFO）

最简单的页面置换算法是先入先出（FIFO）法。这种算法的实质是，总是选择在主存中停留时间最长（即最老）的一页置换，即先进入内存的页，先退出内存。理由是：最早调入内存的页，其不再被使用的可能性比刚调入内存的可能性大。建立一个FIFO队列，收容所有在内存中的页。被置换页面总是在队列头上进行。当一个页面被放入内存时，就把它插在队尾上。这种算法只是在按线性顺序访问地址空间时才是理想的，否则效率不高。因为那些常被访问的页，往往在主存中也停留得最久，结果它们因变“老”而不得不被置换出去。
FIFO的另一个缺点是，它有一种异常现象，即在增加存储块的情况下，反而使缺页中断率增加了。当然，导致这种异常现象的页面走向实际上是很少见的。

最少使用（LFU）

在采用最少使用置换算法时，应为在内存中的每个页面设置一个移位寄存器，用来记录该页面被访问的频率。该置换算法选择在之前时期使用最少的页面作为淘汰页。由于存储器具有较高的访问速度，例如100 ns，在1 ms时间内可能对某页面连续访问成千上万次，因此，通常不能直接利用计数器来记录某页被访问的次数，而是采用移位寄存器方式。每次访问某页时，便将该移位寄存器的最高位置1，再每隔一定时间(例如100 ns)右移一次。这样，在最近一段时间使用最少的页面将是∑Ri最小的页。LFU置换算法的页面访问图与LRU置换算法的访问图完全相同；或者说，利用这样一套硬件既可实现LRU算法，又可实现LFU算法。应该指出，LFU算法并不能真正反映出页面的使用情况，因为在每一时间间隔内，只是用寄存器的一位来记录页的使用情况，因此，访问一次和访问10 000次是等效的。

最近最少使用（LRU）

到现在最久未使用的页

clock算法

• 最近没有使用且没有修改
• 最近没有使用且修改了
• 最近使用且没有修改
• 最近使用且修改了

帧分配

预先分配内存

平均分配

把剩余的内存帧全部平均分配给进程

比例分配

全局置换
局部置换

系统抖动