存储管理

存储管理概述

通过维护两个寄存器对物理地址进行查找和保护

• 基地址寄存器，又叫重定位寄存器
• 界地址寄存器

一个系统只维护一个重定位寄存器（因为同时只运行一个进程，多了没用）

产生内部碎片	产生外部碎片
固定分区分配	动态分区分配
分页式存储	分段式存储
请求分页式存储	请求分段式存储

存在外部碎片的分配方式通过紧凑技术（拼接技术）来合并较小的连续的碎片，希望能得以利用

存储空间的最大值

• 实际最大值：内存加外存的总空间
• 理论最大值：与地址寄存器的位数有关，如 32 位，则最大值为 2^32 B

注意，逻辑地址的寻址（即对内存的访问）是以字节为单位（基地址+偏移地址），而内存的分配是以内存块为单位，二者要分清

连续存储

就是内存管理

程序的链接、装入

• 程序在链接时形成逻辑地址
• 在装入时对逻辑地址进行转换，为物理地址（由硬件完成）

静态装入：在编程阶段就把物理地址规定好

地址重定位

• 静态地址重定位：一次性装入时定位
• 动态地址重定位：边执行边定位

固定分区分配：对内存进行固定分区，如将一整块内存均分为 100 份，每个分区只装入一道作业

• 显然，这样会产生内部碎片（即分区内部无法利用的区域），而不会产生外部碎片（整块内存都被分区，无残留）

动态分区分配：根据作业所需内存为其分配内存，同样是每个分区装一道作业，这样会产生外部碎片（有残留的未形成分区的内存）

动态分区分配算法

• 首次适应 FF：地址升序
• 邻近适应 NF：地址升序，循环队列，继承指针位置遍历
• 最差适应 WF：空闲区大小降序排列
• 最优适应 BF：空闲区大小升序排列（产生最多的内部碎片）

离散存储

分页

• 每个进程都有其对应的一张页表
• 页表的始地址存储在寄存器中

页面大小的制定：进程平均大小、页表长度（无论如何制定，每个页面的大小都是一样的）

分段

• 程序如何分段在编程时决定
• 每个进程都有其对应的一张段表

段页式

• 采用分段的方式存储逻辑地址，采用分页来存储物理地址
• 每个程序对应一个段表，每个分段对应一张页表

这里涉及到一些关于页表项、多级页表、页表大小的计算题：如一个页表项占 2B，一页 8KB，虚拟地址 48 位，实地址 36 位

可以获得的信息有

1. 一页可存 4KB/8B = 2^9 个页表项
2. 页内偏移地址为 8KB = 2^12，需要 12 位
3. 虚拟地址 48 位，去掉页内偏移的 12 位，共可给 2^36 个页编号
4. 要存储这 2^36 个页，需要 2^36 个页表项，由于一个进程一张页表（这张页表必须能够囊括所有的页），又因为一张表可存 2^9 个项，有 (2^9)^4 = 2^36，故需要 4 级页表来进行存储

一定要注意题目中的隐藏信息，如

• 通过页面大小得知偏移地址位数
• 通过虚拟地址位数、偏移地址位数得知最大页面容量
• 通过页面大小、页表项大小得知一个页面可存储的页表项数

在考虑页面调用时，一定使用的是虚拟地址位数，而不是实地址（已经扩充过了，肯定要用啊，不然扩了不管等于没扩）

虚拟存储

用于扩充内存容量

• 请求分页式
• 请求分段式

遵循程序的局部性原理（对程序的不均匀访问）

页面置换算法

• 先进先出：FIFO
• 最近最久未使用：LRU
• 最近未使用：NRU

内存分配策略

• 静态分配局部置换：对于每道作业，页框大小不变，自己调度自己的
• 动态分配全局置换：页框大小任意，缺页时即从物理块队列中取出并分配（容易盲目给进程分配内存块，从而降低多道程序并发能力）
• 动态分配局部置换：页框可变，但相对固定，当缺页时从自己的页框中进行调度，当频繁缺页时系统给其分配更多物理块

一定是不存在静态分配全局置换的，都静态分配固定了页框，还全局分配个集贸

注意页面的置换 ≠ 调页

• 页置换：指页面一进一出，将页面 1 调入空闲的页框，这不叫页置换
• 调页：指将页面从磁盘调入内存，这包含页置换

抖动与 Belady 现象

• 所有的页面置换算法都无法避免抖动：即频繁页面调度的现象
• 只有 FIFO 存在 Belady 现象：即增大所分配页框大小，其页面调度次数不降反升的现象