当需要执行进程时，其页从备份存储中调入到可用的内存帧中。备份存储也分为固定大小的块，其大小与帧相同。 由CPU生成个每个地址分为两个部分：页号（p）和页位移（d）。页号作为页表的索引。...逻辑地址转换为物理地址，这种映射是用户所不知道的，但是受操作系统所控制。注意用户进程根据定义是不能访问非它所占用的内存的。它无法访问其页表所规定之外的内存，页表只包括进程所拥有的那些页。...当一个进程可分配到CPU时，CPU调度程序可以根据该副本来定义硬件页表。因此，分页增加了切换时间。 8.4.2 硬件支持 每个操作系统都有自己的方法来保存页表。绝大多数都为每个进程分配一个页表。...页表的指针与其他寄存器的值（如指令计数器）一起存入进程控制块。当调度程序需要启动一个程序时，它必须首先装入用户寄存器，并根据所保存的用户页表来定义正确的硬件页表值。 页表的硬件实现有很多方法。...有些系统提供硬件如页表长度寄存器（page-table length register，PTLR）来表示页表的大小，该寄存器的值可用于检查每个逻辑地址以验证其是否位于进程的有效范围内，如果检测无法通过，
一、分页系统的缺点 分页系统存在的一个无法容忍，同时也是分页系统无法解决的一个缺点就是：一个进程只能占有一个虚拟地址空间。...分页，不过这次的分页不是前面提到的直接对程序进程进行分页，而是对程序里面的段进行分页，于是就形成了所谓的段页式内存管理模式。...三、段页式内存管理 3.1 何为段页式内存管理 段页式管理就是将程序分为多个逻辑段，在每个段里面又进行分页，即将分段和分页组合起来使用。...3.2 段页式内存管理的实现 采用多级页表，顶级为段表，次级为页表。由段号在段表里面获得所应该使用的页表，然后在该页表里面查找物理页面号，如下图所示： ? ...如果需要，次级页表又可以再分为两个或者多个层次，形成层次更为丰富的段页式层次结构。
下图是一个比较简单情况下的Page Table示意图： 下面简单地描述在32位系统下，页大小为4K时，操作系统是如何为进程的虚拟地址和实际物理地址之间进行转换的。 1....目录表是用于索引页表的数据结构，每个目录项占32位，即4字节，存储一个页表的位置。目录表刚好占用1页内存，即4KB，可以存储1024个目录项，也就是可以存储1024个页表的位置。 2....3. 1024个页表，每个页表1024个物理内存页起始地址，合计就是1M个地址，每个地址指向的物理内存页大小为4KB，合计为4GB。 4....再看看目录表和页表这2种数据结构占用的空间会有多少。目录表固定只有4KB。而页表呢？由于最多有1024个页表，每个页表占用4KB，因此页表最多占用4MB内存。...从AWR报告来看，有300个左右的会话，那么这300个连接的页表会达到7200MB，只不过并不是每个进程都会访问到SGA中所有的内存。
整体上把操作系统所涉及的知识点分为处理器、存储、文件和外围设备四部分： 处理器 ? 处理器是整个操作系统的核心。 ...进程是程序的一次动态的执行过程，为了进一步提高资源利用率，又可以将一个进程进化成为多个线程。 ...对申请主存空间的作业如何为其分配，有如下几种方式： 单用户连续存储管理——除操作系统外，其他空间（用户区）都分配给一个作业（感觉好浪费有木有）； 固定分区存储管理——把主存用户区事先划分成若干个区域...、最优适应分配、最坏适应分配等算法为其服务； 页式存储管理——把住存储器分成许多大小相等的块，作业的逻辑地址分成页，页和块大小相等，主存分配空间时，为每个作业建立一张页表，作业的逻辑页号和为其分配的主存块号一一对应...（但不是实际意义上的痛一个设备在同时处理多件事情，我的理解是跟处理器可以同时处理多个“交替”的进程差不多）。
，逻辑内存上的块叫页 将逻辑地址通过页表映射到物理内存地址的计算： 1、首先找到逻辑地址的页号p(也就是在逻辑地址上是第几块） 2、用找到的p通过页表直接找到物理地址上帧的块数m 3、页偏移是指这个逻辑地址在其所在的那个页块偏移的数...牺牲帧），然后将其内容写到交换空间，并改变页表和帧表 引用串的计算（重点）： 会给定一组地址 如 0100,0432,0103,0104，0890.......解决多个进程打开同一文件的问题： 操作系统采用两级内部表，分别是进程的表和整个系统的表 四个概念324页 文件指针 文件打开计数器 文件磁盘位置 访问权限 文件类型（了解） 访问方法（重点） 顺序访问...每个卷的控制块，包含卷或者分区的详细信息，如分区块数，块大小，空闲块的数量和指针，UFS称之为超级块，在NTFS中它存在于主控文件表中 系统范围内的打开文件表 包含每个发开文件的FCB副本和其他信息...哈希表的最大困难是其通常固定的大小和哈希函数对大小的依赖性 分配方法 考选择题 分配方法指的是如何为文件分配磁盘块，常用的分配方法有以下三类 连续分配：每个文件占据磁盘上的一组连续的块 特点：1简单
如何为程序创造独立的地址空间？ 最简单的办法就是把每个进程的地址空间分别映射到物理内存的不同部分。这样就可以保证不同进程使用的是独立的地址空间。...通过TLB可以加快虚拟地址到物理地址的转换速度，还有个问题，现在都是64位操作系统啦，有很大的虚拟地址空间，虚拟地址空间大那对应的页表也会非常大，又加上多个进程多个页表，那计算机的大部分空间就都被拿去存放页表...32位环境下，虚拟地址空间有4GB，一个页大小是4KB，那么整个页表就需要100万页，而每个页表项需要4个字节，那整个页表就需要4MB的内存空间，又因为每个进程都有一个自己的页表，多个进程情况下，这简直就是灾难...32位的虚拟地址空间下：每个页面4KB，且每条页表项占4B： 一级页表：进程需要1M个页表项（4GB / 4KB = 1M, 2^20个页表项），即页表（每个进程都有一个页表）占用4MB（1M * 4B...二级页表占用空间看着貌似变大了，为什么还说多级页表省内存呢？ 每个进程都有4GB的虚拟地址空间，而显然对于大多数程序来说，其使用到的空间远未达到4GB，何必去映射不可能用到的空间呢？
两级表的第一级表称为页目录，存储在一个4K字节的页中，页目录表共有1K个表项，每个表项为4个字节，线性地址最高的10位（22-31位）用来产生第一级表索引，由该索引得到的表项中的内容定位了二级表中的一个表的地址...第二级表称为页表，存储在一个4K字节页中，它包含了1K字节的表项，每个表项包含了一个页的物理地址。二级页表由线性地址的中间10位（12-21位）进行索引，定位页表表项，获得页的物理地址。...创建一个进程时页面分配的情况大致是这样的：进程控制块（1页），内存态堆栈（1页），页目录（1页），页表（需要的n页）。在进程以后执行的执行中，再根据需要逐渐分配更多的内存页面。...当加载关于进程虚拟地址空间的页面时，一系列的vm_area_struct将自动生成，每一个vm_area_struct描述进程的一部分，如执行代码、数据等。...，相对于操作系统原理，每个技术环节都有其自身的特点。
页表：页表是操作系统管理虚拟地址到物理地址映射的一个数据结构。每个进程在运行时通常都有自己的页表，将其虚拟内存地址映射到物理内存。 2....内核区和用户区的页表管理 对于大多数现代操作系统，内核区的页表和用户区的页表是由操作系统分别管理的，但在一些情况下，它们可能会共享部分内容。...以下是内核和用户区页表切换的一些关键概念： 内核页表与用户页表的映射：在切换到内核模式时，内核页表会映射一部分内核代码和数据的地址，而当系统从内核返回用户空间时，使用的是用户进程的页表。...操作系统的核心与进程管理 操作系统是一个在计算机硬件之上管理资源（如CPU、内存、磁盘、网络等）的系统软件，它负责在多个进程之间切换并确保每个进程能够正确地执行。...在进程切换时，操作系统通过保存和恢复每个进程的上下文（如程序计数器、寄存器等），让不同的进程能够继续执行。 操作系统保持对硬件和资源的控制，保证切换进程的过程对系统外部是透明的。 4.
三、虚拟内存与进程的关系 1. 进程视角下的虚拟内存 对于每个进程而言，它所看到的就是自己独立的虚拟地址空间，这个空间被划分成不同的区域，如代码区、数据区、栈区、堆区等。...操作系统对进程虚拟内存的管理 操作系统负责为每个进程创建和维护其虚拟地址空间。...在 Linux 操作系统中，task_struct是一个极为重要的结构体，它用于表示一个进程的所有信息，是进程在内核中的抽象表示。...上面的图可以看出在常见的基于页式内存管理的操作系统（如 Linux）中，进程的各个内存区域包括栈区、代码区、数据区等，通常是按照固定大小（一般为 4KB，不过不同系统可能有差异，也可能采用其他如 8KB...所以，虚拟内存虽然与进程紧密相关，是每个进程运行所依赖的重要机制，但它也是整个操作系统层面用于内存管理的一种重要手段，在系统层面也有其存在形式和管理方式。
CPU 中有专用硬件 MMU（Memory Managerment Unit），会利用存放在主存中的查询表（页表）来动态翻译虚拟地址。...页表 page table 存放在内存（DRAM）中，记录虚拟页到物理页的映射关系。地址翻译硬件转换地址时都会读取页表，而操作系统负责维护这个页表，以及在磁盘和内存中来回传送页。...简化链接：每个进程都可以使用相同的基本格式（包括 segment 组成，内存地址）； 2. 简化加载：向内存中加载可执行文件和共享对象文件变得简单。加载磁盘文件时是通过虚拟内存地址加载的； 3....简化共享：每个进程资源是隔离的，但只要将虚拟页面映射到同一个物理页面，就可以了安排多个进程共享这部分代码的一个副本，而不是每个进程都包含单独一个副本； 4....简化内存分配：进程申请额外的堆空间时（如 malloc），操作系统分配连续数字的虚拟内存页，并映射到不一定连续的物理页面中。 虚拟内存的特性可以作为内存保护的工具。
在我们的操作系统里面，一个进程会构建一个页表，我们页表左侧存储的是我们的虚拟地址，右侧存储的是物理地址 页表是用来做虚拟地址到物理地址映射的：所有的数据包括代码本身全部都有地址，所以每一个元素对应的地址都是由每一个虚拟地址加载到物理内存然后经过页面映射找到物理内存...我们都知道，进程有两个进程一个是父进程，另一个是子进程，而我们上面的就是父进程，我们下面这张图片就是子进程，子进程所有数据都是从父进程哪里拷贝下来的（包括：task_struct，页表，数据 ....，页表就会把父进程的页表拷贝到子进程的页表里面，这种概率就是发生了简单的浅拷贝，其实就相当于它们都指向了同一个物理内存，所以父进程和子进程的代码和数据都是共享的 这个时候我们就有一个问题：子进程要对变量进行修改怎么办...当计算机同时运⾏多个程序时，必须保证这些程序⽤到的内存总量要⼩于计算机实际物理内存的⼤⼩ 那当程序同时运⾏多个程序时，操作系统是如何为这些程序分配内存的呢？...⽽当你真正进⾏对物理地址空间访问 的时候，才执⾏内存的相关管理算法，帮你申请内存，构建⻚表映射关系（延迟分配），这 是由操作系统⾃动完成，⽤⼾包括进程完全0感知 3.
虚拟内存提供了 3 个重要的能力： 简化内存管理：为每个进程提供了一致的地址空间（在一个 32-bit 的操作系统中，每个进程都拥有 2^32（bytes）= 4GB 的程序地址空间），从而简化了链接、...Part VII：虚拟内存作为内存管理的工具 操作系统为每个进程提供了一个独立的页表，也就是每个进程独占一个独立的虚拟地址空间。...当一个运行在用户进程中的程序要求额外的堆空间时（如调用malloc），操作系统分配一个适当数字（eg：k）个连续的虚拟内存页面，并且将他们映射到物理内存中任意位置的 k 个任意的物理页面。...因为不同进程的页表内容是不同的，因此在进程上下文切换时，会重置 TLB。...K级页表 上图展示的是一个 K 级层次页表的结构图，起始就是将 VPN 部分划分为多个段，每个段都代表某一级页表。
加载页面： 如果访问的页面是磁盘文件的一部分（如代码或数据），则将页面从磁盘加载到内存。 将分配的物理页帧的地址填入页表，并将页表项标记为有效。...野指针 从操作系统层面理解野指针： 未初始化指针与页表：当一个指针未初始化时，它指向的虚拟地址是随机的。这个随机地址很可能在页表中没有对应的映射项。...因为正常的内存分配（如通过malloc、new等操作）会由操作系统分配一段合法的虚拟地址，并在页表中建立映射。而未初始化的指针所指向的地址没有经过这样的分配过程，所以在页表中找不到对应的物理地址。...查页表失败后，会反馈给操作系统，操作系统会处理进程，所以野指针会导致操作系统杀死进程，导致进程崩溃。...然而，这种直接操作物理内存的方式存在以下问题： 安全风险 直接操作物理内存允许每个进程访问任意内存空间。 恶意程序（如木马病毒）可以随意修改系统内存区域，导致设备瘫痪。
进程地址空间是操作系统为每个进程分配的一块独立的虚拟地址范围，用于存储程序代码、数据和栈等运行所需的内容。操作系统通过虚拟内存技术，使每个进程拥有一个独立的地址空间，与物理内存隔离。...统一性：操作系统通过页表将虚拟地址映射到物理地址，对用户透明。 二、进程地址空间的结构 操作系统将进程地址空间划分为多个区域，每个区域用于存储特定类型的数据。...其实这就已经能说明这个地址并不是物理地址了，这个地址其实是虚拟地址，它与物理地址通过页表是存在某种对应关系的，即页表，子进程是对父进程的拷贝，但是当他的数据发生改动与父进程不同的时候就会发生写时拷贝，不会对父进程造成影响...我们还需要重点讲解一下上面页表的问题，页表是存放在CPU一个叫cr3的寄存器中的，它是属于进程上下文的一部分，所以进程切换时会将它带走，不用担心找不到，页表的地址是物理地址 同时我们在用页表查找相对应的物理地址时...，有些物理地址是有权限限制的，比如只可读不可写，页表就可以通过标识符来告诉我们，如果我们要强行写入的话页表就会发现这个问题并干掉进程，所以页表也能起到很好的管理进程的作用 此外页表除了这种标识符外还有一种告知进程代码数据是否写入内存中去的标识符
外部碎片的存在降低了内存的利用率。 需要额外的数据结构来记录段的信息，如段的起始地址、长度等，这增加了系统的开销。 分段管理不支持虚拟内存，因为每个段都需要连续的物理内存空间。...，然后加上对应的偏移地址找到对应的页基址+偏移量转换为物理内存地址进行访问 根据文心一言的回答来看，事实确实如此，首先通过段表找到页表，在通过页表找到物理内存地址 在现代操作系统中，确实分页是主导的内存管理方式...地址访问过程：操作系统会维护一个段表（segment table），每个段在段表中有一个条目，条目中包含了该段的基地址和界限。...这种“段+页”的组织方式允许操作系统在高层使用更直观的段来组织程序，同时在底层使用分页来实现高效的内存管理和保护。 什么是重定位表 重定位表的用途是在程序加载到内存时，修正程序中符号引用的地址。...换句话说，它是用来确保程序中的所有符号引用（如函数调用、变量访问等）都能正确指向它们在内存中的实际位置。 在编译和链接过程中，编译器和链接器会生成符号表和重定位表。
页表是一个十分重要的数据结构！ 操作系统为每个进程建立了一张页表。...一个进程对应一张页表，进程的每个页面对应一个页表项，每个页表项由页号和块号（页框号）组成，记录着进程页面和实际存放的内存块之间的映射关系。...从数学角度来说，页表是一个函数，它的参数是虚拟页号，结果是物理页框号。...由于进程切换会涉及到虚拟地址空间的切换，这就导致内存中的页表也需要进行切换，一个进程对应一个页表是不假，但是 CPU 中的 TLB 只有一个啊，这就尴尬了，页表切换后这个 TLB 就失效了。...由于进程切换会涉及到虚拟地址空间的切换，这就导致内存中的页表也需要进行切换，一个进程对应一个页表是不假，但是 CPU 中的 TLB 只有一个，页表切换后这个 TLB 就失效了。
如果程序需要进行系统态级别的资源有关操作(如文件管理、进程控制、内存管理)，就必须通过系统调用的方式向操作系统提出服务请求，并由操作系统代为完成。...共享内存(Shared Memory)：使得多个进程可以访问同一块内存空间，不同进程可以及时看到对方进程中对共享内存中数据的更新。共享内存是一种公共资源，因此需要依靠某种同步操作，如互斥锁和信号量等。...快表是一种特殊的高速缓冲器(cache)中，其中的内容是页表的一部分或者全部内容。...分页机制和分段机制的共同点和区别 共同点： 分页机制和分段机制都是为了提高内存利用率，减少内存碎片。 页和段都是离散存储的，所以两者都是离散分配内存的方式。但是，每个页和段中的内存是连续的。...另外，虚拟内存可以为每个进程提供一个一致的、私有的地址空间，这让每个进程产生了一种自己在独享主存的错觉(每一个进程拥有一片连续完整的内存空间)。
如基地址和界限地址寄存器分别为30050和120900，那么合法地址为30050到420950 2.逻辑地址空间与物理地址空间 内存在字节的地址为物理地址，cpu生成的地址为逻辑地址。...3.连续分配内存 内存通常分为两个区域，分别驻留操作系统和用户进程。由于中断向量通常位于低内存，操作系统也放在低内存。...当执行进程时，其页从备份存储（他也分固定大小的块，大小与内存帧一样）中调入到可用的内存帧中。 由CPU生成的每个地址分为两个部分：页号P和页偏移d,页号作为页表的索引。...4.2硬件支持 页表的硬件实现有多种方法。最简单的是将页表作为一组专用寄存器来实现 4.3保护 分页环境下，内存保护是通过与每个帧相关联的保护位来实现的。...群集页表类似于哈希页表，对于稀疏地址空间很有用，稀疏地址空间的地址引用不连续，且分散在整个地址空间 5.3反向页表 通常每个进程都有一个相关页表。每个页表有很多项。
这一系列的文章是相对技术性的，需要对操作系统概念（如内存管理）以及一些硬件细节（如 CPU 缓存）有一些高层次的理解。在第一篇文章中，我们将解释Hugepages的好处。...操作系统将这些转换存储在一个称为页表的数据结构中，硬件也能理解这种数据结构。对于每个由真实内存支持的虚拟页，页表中的一个条目包含相应的物理地址。对于机器上运行的每个进程，页表通常是唯一的。...为什么访问页表可能会显著增加延迟？ 除非程序的分配器和/或操作系统设置为使用Hugepages，否则内存将由4KiB 页面支持。X86上的页表使用多个层次结构级别。...它包含页表中许多最近访问的条目的最新副本（最好是当前进程的页表中的所有条目）。正如访问 CPU 缓存比访问内存快一样，在 TLB 中查找条目比在页面表中搜索要快得多。...对于许多需要大量内存的进程，整个页表的信息将放不进 TLB。 TLB 有多大？
可执行文件生成：链接时内存分配的结果是生成可执行文件，该文件包含了所有的代码和数据，可以直接在操作系统上运行。...具体而言，地址映射通常通过页表（Page Table）来实现。页表是一个数据结构，记录了虚拟页面与物理页面之间的映射关系。当进程访问一个虚拟地址时，操作系统通过查找页表来确定对应的物理页面。...这为操作系统提供了灵活性和可靠性，并允许多个进程共享同一物理内存。 页表和页表项 在分页机制中，页表（Page Table）是一种数据结构，用于记录虚拟地址与物理地址之间的映射关系。...页表通过递归的方式进行地址转换，从而将进程的虚拟地址转换为物理地址。当进程访问虚拟地址时，操作系统通过页表逐级查找，根据页表项中的映射关系和控制信息确定物理页面号，并完成地址转换。...通过页表和页表项的组织和管理，操作系统可以实现对进程的内存访问的控制和保护，同时支持虚拟内存的灵活使用和管理。
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