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固定分区分配#xff1a;缺乏灵活性#xff0c;会产生大量的内部碎片#xff0c;内存的利用率很低。动态分区分配#xff1a;会产生很多外部碎片#xff0c;虽然可以…一、思考连续分配方式的缺点 考虑支持多道程序的两种连续分配方式
固定分区分配缺乏灵活性会产生大量的内部碎片内存的利用率很低。动态分区分配会产生很多外部碎片虽然可以用“紧凑”技术来处理但是“紧凑”的时间代价很高。 如果允许将一个进程分散地装入到许多不相邻的分区中便可充分地利用内存而无需再进行“紧凑”。基于这一思想产生了“非连续分配方式”或者称为“离散分配方式”。 连续分配为用户进程分配的必须是一个连续的内存空间。 非连续分配为用户进程分配的可以是一些分散的内存空间。
二、把“固定分区分配”改造为“非连续分配版本”
假设进程A大小为23MB但是每个分区大小只有10MB如果进程只能占用一个分区那显然放不下。 解决思路如果允许进程占用多个分区那么可以把进程拆分成10MB10MB3MB三个部分再把这三个部分分别放到三个分区中这些分区不要求连续。但是进程A的最后一个部分是3MB放入分区后会产生7MB的内部碎片。
如果每个分区大小为2MB那么进程A可以拆分成11*2MB1MB共12个部分只有最后一部分1MB占不满分区会产生1MB的内部碎片。 显然如果把分区大小设置的更小一些内部碎片会更小内存利用率会更高。 基本分页存储管理的思想——把内存分为一个个相等的小分区再按照分区大小把进程拆分成一个个小部分
三、分页存储管理的基本概念
将内存空间分为一个个大小相等的分区比如每个分区4KB每个分区就是一个“页框”或称“页帧”、“内存块”、“物理块”。每个页框有一个编号即“页框号”或者“内存块号”、“页帧号”、“物理块号”页框号从0开始。
将用户进程的地址空间也分为与页框大小相等的一个个区域称为“页”或“页面”。每个页面也有一个编号即“页号”页号也是从0开始。 注进程的最后一个页面可能没有一个页框那么大。因此页框不能太大否则可能产生过大的内部碎片
操作系统以页框为单位为各个进程分配内存空间。进程的每个页面分别放入一个页框中。也就是说进程的页面与内存的页框有一一对应的关系。各个页面不必连续存放也不必按先后顺序来可以放到不相邻的各个页框中。
四、思考如何实现地址的转换
将进程地址空间分页之后操作系统该如何实现逻辑地址到物理地址的转换 先回顾一下进程在内存中连续存放时操作系统是如何实现逻辑地址到物理地址的转换的采取动态重定位的方法
五、如果采用分页技术应该如何实现地址转换 CPU执行指令1需要访问逻辑地址为80的内存单元如何转化为物理地址
逻辑地址为80的内存单元 应该在1号页该页在内存中的起始位置为450逻辑地址为80的内存单元相对于该页的起始地址而言“偏移量”应该是30。 所以实际物理地址45030480
要算出逻辑地址对应的页号要知道该页号对应页面在内存中的起始地址要算出逻辑地址在页面内的“偏移量”物理地址页面始址页内偏移量
如何计算 页号逻辑地址/页面长度取除法的整数部分 页内偏移量逻辑地址%页面长度取除法的余数部分 页面在内存中的起始位置操作系统需要用某种数据结构记录进程各个页面的起始位置。
页号80/501 页内偏移量80%5030 1号页在内存中存放的起始位置450 注意为了方便计算页号、页内偏移量页面大小一般设为2的整数幂 结论如果每个页面大小为2^K B用二进制数表示逻辑地址则末尾K位即为页内偏移量其余部分就是页号 因此如果让每个页面的大小为2的整数幂计算机就可以很方便地得出一个逻辑地址对应的页号和页内偏移量。
六、逻辑地址结构
分页存储管理的逻辑地址结构如下所示 地址结构包含两个部分前一部分为页号后一部分为页内偏移量W。在上图所示的例子中地址长度为32位其中0-11位为“页内偏移量”或称“页内地址”12-31位为“页号”。 如果有K位表示“页内偏移量”则说明该系统中一个页面的大小是2^K个内存单元 如果有M位表示“页号”则说明在该系统中一个进程最多允许有2^M个页面
分页存储管理中如何实现地址转换
要算出逻辑地址对应的页号要知道该页是对应页面在内存中的起始地址要算出逻辑地址在页面内的“偏移量”物理地址页面始址页内偏移量 注如果题目中是用十进制数表示逻辑地址则页号逻辑地址/页面长度取除法的整数部分页内偏移量逻辑地址%页面长度取除法的余数部分
七、页表
为了能知道进程的每个页面在内存中存放的位置操作系统要为每个进程建立一张页表。 为什么每个页表项的长度是相同的页号是“隐含”的 Eg假设某系统物理内存大小为4GB页面大小为4KB则每个页表项至少应该为多少字节 4GB2^32B 4KB2^12B 因此4GB的内存总共会被分为2^32 / 2^12 220个内存块**因此内存块号的范围应该是0~220-1因此至少要20个二进制位才能表示这么多的内存块号因此至少要3个字节才够每个字节8个二进制位3个字节共24个二进制位 各页表项会按顺序连续地存放在内存中。如果该页表在内存中存放的起始地址为x则M号页对应的页表项一定是存放在内存地址为 X3*M。因此页表中的“页号”可以是“隐含”的。 只需要知道页表存放的起始地址和页表项长度**即可找到各个页号对应的页表项存放的位置。在本例中一个页表项占3B如果进程由n个页面则该进程的页表总共会占3*n个字节。
八、总结
