第9讲.内存管理.pptVIP

内存块实际变化 1 1 1 4 4 4 5 5 5 5 5 5 2 2 2 1 1 1 1 1 3 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 4 4 1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5 LRU算法解答 1 1 1 4 4 4 5 5 5 3 3 3 2 2 2 1 1 1 1 1 1 4 4 3 3 3 2 2 2 2 2 2 5 1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5 分页内存管理(7) 抖动 主存与辅存之间出现频繁的页面置换现象，称为抖动 原因：系统淘汰算法不合理 抖动的结果：系统效率急剧下降 分页管理的存储保护 CPU提供的越界保护 OS在页表中提供存取权限保护 快表 存储于高速缓冲内存中的页表相关信息 存放当前运行进程近期访问过的部分页表内容 目的：加快内存访问速度，提高系统运行效率 因高速缓冲较小，快表也需采用淘汰策略 分页内存管理(8) 分页管理的优缺点 优点 解决了碎片问题 动态分页请求提供虚拟内存的完整方案，扩大了“内存”空间(提高了内存利用率、进程并发度) 缺点 页的等长性：数据结构的跨页将影响共享和存取（破坏了程序及数据逻辑上的完整性） 需要硬件支持，增加硬件成本 中断处理、页面淘汰，增加了系统时间开销 如淘汰算法不好，将引起系统抖动 一般会因最后一页而出现页内碎片 分段内存管理 概述 分区管理、分页管理均按一维线性空间分配，很难利于程序和数据的共享 程序和数据的共享，要求存放它们的每个物理区域具有逻辑上的完整性 程序的模块，具备每个模块在逻辑上的完整性 按照程序逻辑上的相对完整性进行管理，即为段 每个段内首址均为0,并拥有连续的一维线性空间 将长短不一的逻辑部分作为一个段来管理，就是分段内存管理，也称段式内存管理 分段内存管理方便共享、存储保护、动态链接 分段内存管理(2) 段式管理的基本原理 用于分段管理的主要数据结构为段表 段表：主要包括段号、段起始地址、段长度、存取模式、访问位、是否在内存……每个进程拥有一个段表 段式管理的地址映射（段号S：段内位移W） （虚拟地址的）段号?（段表中）段首地址 物理地址=段首地址+段内位移W 分段管理中的虚拟内存实现 只有请求分段管理才提供虚拟内存 原理与请求分页管理一样 分段内存管理(3) 段的共享与保护 段的共享：只需将该进程的段表中某个表项的首地址项，设置为共享段首址即可 段的保护（两种方式） 地址越界保护 采用段表中的存取保护位（存取方式）实现段的保护 分段内存管理(4) 分段管理的优缺点 优点 可实现虚拟内存，其交换频率远低于分页管理 因逻辑上的完整性，更易实现共享 可根据需要实现段的动态增长 便于实现动态链接 缺点 比分页管理需要更多的硬件支持，成本增加 与分区管理一样，存在碎片问题 “动态增长”将增加额外的系统开销 段长受到系统可用空闲区空间大小的限制 如果段的淘汰策略不当，将发生系统抖动 段页式内存管理 概述 结合分页、分段管理的优点，产生了段页式管理 段页式:逻辑上(进程)分段,物理上(内存)分页 逻辑上分段，保持了模块逻辑上的完整性、易于共享和保护，以及段的动态增长 物理上分页，有效地减少碎片，提高内存利用率 基本思路 用进程分段,内存分页的方式,实现段页式管理 每个进程有一个段表,每个段有一个页表 系统通过对段表和页表的管理，实现段页式内存管理。在具体内存分配、回收等操作上，以段为基础 段页式内存管理(2) 起始地址 段表长度 段表地址寄存器 51 … 4 … … … 28 … 0 内存 块号 … 页 号 0段页表 98 … 3 … … … 12 … 0 内存 块号 … 页 号 2段页表 　 3 … 2 　 8 … 1 　 4 … 0 起始地址 页表长度 … 段号 段表 　 　 。。。 　 　 。。。 　 　 。。。 　 　。。。 内存 段表与页表 段页式内存管理(3) 动态地址映射 程序的逻辑地址： 段号、段内位移 段内位移 = 段内页号 “+” 页内位移 由段表寄存器获得“段表起始地址”，并在段表中查找该段号的表项，得到该段页表起始地址 根据页号在页表中找到该页对应的内存块 计算该内存块的起始地址（页号*页大小） 物理地址=内存块起始地址+页内位移 与实验有关的内容介绍 与实验有关的内容介绍 Linux动态内存分配(1) malloc()申请一内存 realloc()调整内存大小 free()释放内存 Linux动态内存分配(2):逆向栈方式 obstack_init()初始化一个逆向栈 obstack_blank()或obstack_grow()在栈中加入新的可用空间 obstack_copy()对该地址空间进行操作 obstack_free()释放栈中空间 Linux动态内存分配(3):半自动式 alloca()