頁式存儲管理——虛擬內存——缺頁中斷，頁面替換算法
開章明意： 創建一個進程（創建進程是在磁盤中），進程以字節爲單位編號，然後再進程分爲許多頁（每頁4KB），內存中有對應的頁框（設定同頁）。通過頁表（記錄頁和頁框的對應關係），將最需要的頁調入內存，其他頁留在磁盤中。根據CPU的需要動態的更新頁表，並調入調出頁，實現對內存的充分利用。
本質就是：內存局部讀入進程，其餘的存儲在磁盤中
內存不夠用的問題—— 現階段通常使用8G內存，但一個大型遊戲就要10G+內存，如何解決？
虛擬內存：給每個進程分配一個獨立的地址空間（本質在磁盤上），每個進程獨立的地址空間就叫虛擬內存。 虛擬內存中的頁是連續的，但可以對應到內存中不連續的頁框，這樣就實現了對內存的充分利用。（不要求內存提供連續的存儲空間）
當進程建立時, 數據儲存於磁盤內的虛擬內存空間，也不需要爲該進程去配置主內存空間，只有當該進程的頁被調用的時候纔會被加載到實際內存中。
操作系統爲了管理內存，給每個進程都分配獨立的地址空間，對32位的系統而言，這個空間的大小是4GB。這4GB並不是實際的物理內存，實際上並不存在，因此有虛擬內存這一名稱。
建立映射關係： 頁（page），頁框（frame），頁表
分爲大小相等的多個塊,稱爲頁(Page).每個頁都是虛擬內存中一段連續的地址（一般一頁爲4Kb），其中一部分對應物理內存上的一塊(稱爲頁框，通常頁和頁框大小相等)，還有一些沒加載在內存中的對應在硬盤上。
內存構成： 8G, 按字節爲單位編號（0-許多，這些編號就叫做地址），再按頁框(一般爲4KB)爲單位進行與磁盤的數據交換.
頁表結構： ——頁表完成虛擬地址到物理內存地址的映射，每個進程都有一個自己的頁表，
頁表的每一項的屬性
1.頁號——頁框號
2.偏移量：內存的基地址加上偏移量找到想要的內存地址 即地址空間計算時的公式
3.存在位：頁是否在內存中
頁表中每個項通常爲32位，既4byte,除了存儲虛擬地址和頁框地址之外，還會存儲一些標誌位，比如是否缺頁，是否修改過，寫保護等。
頁表存在MMU（memory management unit 內存管理部件）中
缺頁中斷，頁面置換：
進程線性地址空間裏的頁面不必常駐內存，在執行一條指令時，如果發現要訪問的虛擬內存的頁並不存在於物理內存中（存在位爲0），那麼停止該指令的執行，併產生一個頁不存在異常，故障處理程序從磁盤中取得缺的頁放入內存，如果內存已滿按頁面置換算法來廢棄某個頁面，將其所佔據的物理頁釋放出來，再調入所需頁。
頁面置換算法：決定將哪些頁面替換出去
選擇哪些頁替換出去就顯得尤爲重要，如果算法不好將未來需要使用的頁替換出去，則以後使用時還需要替換進來，這無疑是降低效率的。
1.最佳置換算法(Optimal Page Replacement Algorithm)
將未來最久不使用的頁替換出去，這聽起來很簡單，但是無法實現。但是這種算法可以作爲衡量其它算法的基準
2.時鐘替換算法： 最常用的算法
3.先進先出算法：淘汰在內存中最久的頁，這種算法的性能接近於隨機淘汰。並不好
4.最近不常使用算法： 淘汰最不經常訪問的頁項
空閒內存管理：
系統要用什麼樣的數據結構記錄內存的使用情況? ——
空閒區鏈表
用一個表來記錄內存中空閒的頁框
當很多個空閒分區都能滿足進程的內存需求時，應該選擇哪個分區進行分配? —動態內存分配算法
1.最先匹配(First Fit Allocation)：足夠大的第一個空閒區 最簡單 不用搜索整個表
2.最佳匹配算法（Best fit）： 搜索整個空閒區表，找到符合要求的最小空閒區 應用最廣泛
3.最差匹配算法(Worst fit): 搜索整個表，分配最大的可用空間，性能最差
內存管理機制完善（三項實際中使用的技術）：
對核心的頁式虛擬內存管理的完善: ** 兩級頁表機制 + 頁面高速緩存技術 + 段頁式存儲管理**
1.段頁式存儲管理（實際使用的管理方式）： 頁式存儲管理能有效地提高內存利用率，而分段存儲管理能反映程序的邏輯結構並有利於段的共享。如果將這兩種存儲管理方法結合起來，就形成了段頁式存儲管理方式。段頁式管理就是將程序分爲多個邏輯段，在每個段裏面又進行分頁，即將分段和分頁組合起來使用。
2…兩級頁表：二級頁表 頁目錄—頁表 二級結構，節省內存
3…頁面高速緩存技術：又稱爲快表，提供中間由虛擬地址轉換爲物理地址時的緩存（緩存思想，緩存最常用的頁），可以直接將虛擬地址映射到物理地址，加速分頁過程
其他的一些基本概念：
1.重疊overlay ——即段式管理
如果一個程序需要使用比物理內存更大的內存空間怎麼辦？
此時，可以將程序按照功能分成一段一段功能相對完整的單元，一個單元執行完成後再執行下一個單元，這就是重疊（overlay）
2.交換技術：在磁盤中創建交換區，把一個最需要處理的進程完全調入內存（進程調度算法），使該進程運行一段時間。內存中進程未處於運行態時，就調出內存到磁盤交換區（即掛起），再調另一個完整進程進內存。空閒進程主要存在磁盤上，所以當他們不運行時就不會佔用內存
3.動態重定位：基址寄存器，界限寄存器
基址寄存器： 寄存程序的起始物理地址
界限寄存器： 寄存程序的長度
爲什麼不能直接使用物理地址：
1.內存不夠直接運行大型程序：內存往往是不夠用的： 建立認知—— 計算機開機會啓動大約100個進程，每個大約5-10M，
工作中的PS應用程序佔 1G 左右內存 一個大型遊戲就是10G+內存需求
2.無法併發：併發的概念——舉例理解： 多個程序保持就緒態，隨時可以運行
不同程序使用內存中不同的地址塊 —— 使用絕對物理地址： 導致對內存地址的不正確訪問（因爲兩個程序都使用絕對物理地址，兩個程序訪問地址衝突導致程序崩潰）
3. 在簡單嵌入式系統中可以直接引用物理地址
內存管理直觀—— 進程管理器： ctrl + Alt + delete
