内存

操作系统对内存管理哪些内容：

1. 操作系统负责内存空间的分配和回收

2. 操作系统需要提供某种技术从逻辑上内内存空间进行扩充

3. 操作系统需要提供地址转换功能，负责程序的逻辑地址与物理地址的转换

内存空间的扩充

1 覆盖技术

思想：将程序分为多个段。常用的常驻内存，不常用的段在内存需要时调入内存

内存中分为一个“固定区”和若干个“覆盖区”

需要常驻内存的放在“固定区”中，调入后就不再调出。不常用的放在“覆盖区”，需要用到时调入内存，用不到时调出内存

必须由程序员声明覆盖结构，操作系统完成自动覆盖。缺点：对用户不透明，增加了用户编程负担。

2 交换技术

内存空间紧张时，系统将内存中某些进程暂时换出外存，把外村中某些已经具备运行条件的进程换入内存

 3 虚拟存储技术

内存空间分配与回收

1. 单一连续分配：内存中分为系统区和用户区。内存中只能有一道程序，用户程序独占整个用户区空间

优点：实现简单，无外部碎片

缺点：只能用于单用户、单任务的操作系统中；有内部碎片；处理器利用率低

2. 固定分区分配：将用户空间划分为若干个固定大小的分区，在每个分区中只装入一道作业。

优点：实现简单，无外部碎片

缺点：当用户程序太大时候，可能分区不能满足要求，此时不得不采用覆盖技术，会降低性能。会产生内部碎片，内存利用率低

3. 动态分区分配：可变分区分配，在进程装入内存时，根据进程的大小动态建立分区

优点：无内部碎片

缺点：有外部碎片，整理外部碎片较复杂

动态分区分配算法

连续分配管理方式

1. 首次适应算法：每次从低地址开始查找，找到第一个满足大小的空闲空间

2. 最佳适应算法：优先使用更小的空闲区

3. 最坏适应算法：最大适应算法

4. 临近适应算法：每次分配内存时从上次查找结束的未知开始查找空闲分区链

页表

1. 一个进程对应一张页表

2. 进程的每一页对应一个页表项

3. 每个页表项由“页号”和“块号”组成

4. 页表记录进程页面和实际存放的内存块之间的对应关系

基地址变换机构

基地址变换机构可以借助进程的页表将逻辑地址转换为物理地址

通常会在系统中设置一个页表寄存器（PTR），存放页表在内存中的起始地址F和页表长度M。进程未执行时，页表的始址 和页表长度 放在进程控制块中，当进程被调度时，操作系统内核会把它们放到页表寄存器中。

时间局部性：执行一条指令之后，该条指令可能被再次执行

空间局部性：执行一条指令之后，该指令的下一条指令可能被再次执行

快表：又称联想寄存器，是一种访问速度比内存快很多的告诉缓冲存储器，用来存放当前访问的若干页表项，以加快地址变换的过程。

单级页表存在的问题

1. 页表必须连续存放，因此当页表很大时，需要占用很多歌连续的页框，这就违背了我们进行分页的初衷

2. 根据局部性原理，某段时间，我们可能只需要访问某几个页框，所以没有必要让整个页表都常驻内存。

虚拟内存的实现

请求分页存储管理

在请求分页系统中，每当要访问的页面不在内存时，便产生一个缺页中断，然后由操作系统的缺页中断处理程序处理中断。此时缺页的进程阻塞，放入阻塞队列，调页完成后再将其唤醒，放回就绪队列。

如果有空闲块，则分配一个空闲块，并将所缺页面装入该块，并修改页表中相应的页表项。

如果没有空闲块，利用页面置换算法选择一个页面置换

请求分段存储管理

请求段页式存储管理

页面置换算法

1.最佳置换算法（OPT）（基本不可能实现）

没戏选择淘汰的页面将是以后永不使用，或者在很长时间内不再被访问的页面，这样就保证缺页率

2. 先进先出置换算法（FIFO）

每次选择淘汰的页面是最早进入内存的页面

3. 最近最久未使用置换算法（LRU）

每次淘汰的页面是最近最久未使用的页面

4. 时钟置换算法（CLOCK）