December 15, 2015 11:54 AM
程序運行是執行一條條指令，指令存放在存儲器裏，有的存儲器讀寫快，但是容量低，比如緩衝，有的存儲器容量大，但是讀寫速度慢，如硬盤，還有的性能介於兩者之間，比如內存。我們希望所有的指令都最好放在緩衝，這樣速度就會很快，但是，一方面緩衝容量小，另一方面比較昂貴，不可能所有指令都放在緩衝裏，這樣就需要有一個機制對這些不同的存儲器進行管理，以適應不同情況下的內存分配，這便是即將提到的內存管理。
內存管理主要達到兩個目標：
1.地址保護，即一個進程不能不能訪問兩一個進程的地址空間，使得不同進程互不干擾的工作；
2.地址獨立，程序指令的地址（虛擬地址）應該是與物理主存地址無關的，這樣保證在不同的硬件平臺上均可以穩定的工作，我們事先不能確定在不同硬件平臺上確定分配的物理地址。
虛擬內存技術：
程序執行要先載入內存在執行，以提升運行速度，現在的普通計算主存相對硬盤都很小，不可能一下將程序都直接載入內存中執行，那怎麼解決這個問題呢？將磁盤空間看成主存的一部分，用戶程序存放於磁盤上相當於存放於主存內。程序執行時虛擬內存儘量從緩衝滿足用戶的需求。
多通道內存管理：
程序加載到內存完畢後，計算物理地址（基地址），即動態地址翻譯。程序運行實際的物理地址是基地址和虛擬地址的和，如果地址超過指定的極限，被視爲地址出界而禁止訪問，否則正常訪問。
分頁：內存被不同的進程分割成尺寸大小不一的空間，一段時間後會產生散佈在進城之間的外部碎片。比如第一個進程使用了的200Kb的內存空間，執行完成釋放掉後，接下來可能會有一個180Kb的進程使用該空間，但是剩下的20Kb就不太好再分配出去，類似的情況很常見，就會在內存空間產生很多這樣的碎片。爲此，對內存進行分頁，即將內存按照某種規定的大小進行分配，每一個部分稱爲一頁，然後按頁進行內存分配，一個虛擬頁面可以分配到任意一個物理頁面。一個程序每次只加載當前需要的部分，其餘部分放在磁盤上，如果需要更多的空間，爲其分配一個頁即可。虛擬地址由頁面號號頁內偏移量組成。頁表提供虛擬頁面到物理頁面的映射。頁面越大，內部碎片就越大，浪費就越多。
內存抖動，對一個不在內存的頁面訪問，會產生缺頁中斷，內存沒有可用空間，變爲磁盤訪問，速度慢一百萬倍，整個系統速率急劇下降，這種現象叫內存抖動。
頁面更換：在運行時，一個程序的所有頁面並不一定都在內存中，因此在執行過程中就會出現某個頁面不在內存的情況，此時此生缺頁中斷，中斷服務程序負責將位於磁盤的數據加載到物理內存，如果有空閒頁面，直接使用，如果沒有，挑選某個使用過的進行替換。
頁面更換準則：
公平算法：
- 隨機算法
- FIFO
- 第二次機會（FIFO+使用頻率）
- 時鐘算法（頁面訪問爲爲0，替換，不爲0，清0，找一下個）
非公平：
- 列表內容
- 最優
- NRU（最近未使用）
- LRU（最近使用最少）
- 工作集（尋找一個不屬於當前工作集的頁面）
段式內存管理：按照邏輯單元分成多個段，每個段使用自己獨立的虛地址空間，如符號表、代碼段、常數表、詞法樹、調用棧。同時方便共享，一個段全部共享或者全部不共享（分頁無法做到）。
| 分段 | 分頁 |
|---|---|
| 一個邏輯單元對應一個虛擬地址空間，程序編寫長度不受限 | 一個程序最多隻能和一個虛擬空間一樣大 |
| 方便共享 | 不方便共享 |
| 容易產生外部碎片 | 沒有外部碎片 |
段頁式內存管理：結合兩種管理方式的優點，將程序分爲多個段，段內又進行分頁管理。
