黑客基础:操作系统怎么管理内存的?非连续分配管理是什么?

非连续分配允许一个程序分散地装入到不相邻的内存分区中,根据分区的大小是否固定分为分页存储管理方式和分段,以及段页式管理方式。

一,基本分页存储管理方式

固定分区会产生内部碎片,动态分区会产生外部碎片,这两种技术对内存的利用率都比较低。我们希望内存的使用能尽量避免碎片的产生,这就引入了分页的思想:把主存空间划分为大小相等且固定的块,块相对较小,作为主存的基本单位。每个进程也以块为单位进行划分,进程在执行时,以块为单位逐个申请主存中的块空间。

进程中的块称为页(Page),内存中的块称为页框(Page Frame,或页帧)。外存也以同样的单位进行划分,直接称为块(Block)。进程在执行时需要申请主存空间,就是要为每个页面分配主存中的可用页框,这就产生了页和页框的一一对应。

分页存储管理的逻辑地址结构如图

什么是页表?为了便于在内存中找到进程的每个页面所对应的物理块,系统为每个进程建立一张页表,记录页面在内存中对应的物理块号,页表一般存放在内存中。在配置了页表后,进程执行时,通过查找该表,即可找到每页在内存中的物理块号。可见,页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射,如图

二,基本分段存储管理方式

分页管理方式是从计算机的角度考虑设计的,以提高内存的利用率,提升计算机的性能, 且分页通过硬件机制实现,对用户完全透明;而分段管理方式的提出则是考虑了用户和程序员,以满足方便编程、信息保护和共享、动态增长及动态链接等多方面的需要。

段式管理方式按照用户进程中的自然段划分逻辑空间。例如,用户进程由主程序、两个子程序、栈和一段数据组成,于是可以把这个用户进程划分为5个段,每段从0开始编址,并分配一段连续的地址空间(段内要求连续,段间不要求连续,因此整个作业的地址空间是二维的。

在页式系统中,逻辑地址的页号和页内偏移量对用户是透明的,但在段式系统中,段号和段内偏移量必须由用户显示提供,在髙级程序设计语言中,这个工作由编译程序完成。

段表每个进程都有一张逻辑空间与内存空间映射的段表,其中每一个段表项对应进程的一个段,段表项记录该段在内存中的起始地址和段的长度。段表的内容如图

在配置了段表后,执行中的进程可通过查找段表,找到每个段所对应的内存区。可见,段表用于实现从逻辑段到物理内存区的映射。如图

三,段页式管理方式

将前面的两种进行综合,就形成了段页式存储管理方式。

在段页式系统中,作业的地址空间首先被分成若干个逻辑段,每段都有自己的段号,然后再将每一段分成若干个大小固定的页。对内存空间的管理仍然和分页存储管理一样,将其分成若干个和页面大小相同的存储块,对内存的分配以存储块为单位。

在段页式系统中,作业的逻辑地址分为三部分:段号、页号和页内偏移量

好了,这一块的知识就讲到这里。

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