操作系统学习笔记(二)

Updated December 25, 2018

存储器管理

可执行存储器: 寄存器和主存储器
主存储器: 简称内存或主存. 通常, 处理机都是从主存储器中取得指令和数据的, 并将其取得的指令放入指令寄存器中, 将其所读取的数据装入到数据寄存器中.
高速缓存: 它是介于寄存器和主存储器之间的存储器, 主要用于备份主存中较常用的数据, 以减少处理机对主存储器的访问次数, 这样可提高程序执行速度.
从写程序到运行程序

1. 编译: 源代码编译成若干个目标模块(编译就是把高级语言翻译成机器语言)
2. 链接: 将一组目标模块以及所需库函数链接在一起, 形成一个完整的装入模块
3. 装入: 将装入模块装入内存运行

装入的3种方式:

1. 绝对装入: 程序中所使用的绝对地址既可在编译或汇编时给出, 也可由程序员直接赋予. 绝对装入只适用于单道程序环境.
2. 静态重定位: 又称可重定位装入, 把在装入时对目标程序中指令和数据地址的修改过程称为重定位. 又因为地址变换通常是在进程装入时一次完成, 以后不再改变, 故称为静态重定位. 静态重定位不允许程序运行时在内存中移动位置.
3. 动态重定位: 又称动态运行时装入, 装入程序在把装入模块装入内存后, 并不立即把装入模块中的逻辑地址转换为物理地址, 而是把地址转换推迟到程序真正要执行时才进行. 为使地址转换不影响指令的执行速度, 这种方式需要一个重定位寄存器的支持.

链接的3种方式:

1. 静态链接: 在程序运行之前, 先把各目标模块及它们所需的库函数连接成一个完整的可执行文件, 之后不再拆开
2. 装入时动态链接: 在装入内存时, 采取边装入边链接的链接方式. 优点是便于修改和更新, 便于实现对目标模块的共享.
3. 运行时动态链接: 将对某些模块的链接推迟到程序执行时才进行. 优点是加快程序的链接过程, 节省内存空间

连续分配方式: 指为用户进程分配的必须是一个连续的内存空间

1. 单一连续分配: 内存被分为系统区和用户区, 而在用户区内存中只能有一道用户程序
2. 固定分区分配: 将整个用户区内存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.
3. 动态分区分配: 又称可变分区分配, 在实现动态分区分配时, 将涉及到分区分配中所用的数据结构, 分区分配算法和分区分配回收这样三方面的问题

基于顺序搜索的动态分区分配算法

1. 首次适应(first fit)算法
   空闲分区以地址递增的顺序排列. 每次分配内存时顺序查找空闲分区链/空闲分区表, 找到大小能满足的第一个分区. 该算法保留了高址部分的大空闲区, 缺点是低址部分不断被划分, 会留下很多碎片.
2. 循环首次适应(next fit)算法
   next fit算法在为进程分配内存空间时, 不是每次都从链首开始查找, 而是从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找.
3. 最佳适应(best fit)算法
   空闲分区以容量递增的顺序排列. 每次分配内存时顺序查找空闲分区链/空闲分区表, 找到大小能满足的第一个分区. 缺点是会留下很多碎片.
4. 最坏适应(worst fit)算法
   与最佳适应算法相反, 对中, 小作业有利

基于索引搜索的动态分区分配算法

1. 快速适应(quick fit)算法
2. 伙伴系统(buddy system)
3. 哈希算法