操作系统---存储管理

存储管理

• 操作系统将外存的文件调入到内存中，以便CPU调用，如果调用的内容不在内存中，则会产生缺页中断；
• 产生缺页中断后，这事需要从外存调数据到内存中，然后CPU接着从断点继续调用内存中的数据；
• 在外存调入内存的过程中，是超大的文件，需要对超大文件的一些内容切割之后分散放置到内存中；
• 根据切割方式的不同，会有不同的存储和调用方式；

页式存储

• 分页存储管理就是页式存储的过程；
• 它会将文件和内存划分成相同大小的一些区域，这些区域称为：页或者块；
• 把用户程序和内存中文件之间的映射关系用一个表来记录，这个表就是页表；
• 页表中记录着用户程序中的页号，也叫做逻辑页号，用户程序的地址也叫做逻辑地址；
• 页表中记录着内存中文件切割后分散存放的块号，也叫做物理块号（页帧号），在内存中的地址也叫做物理地址；
• 根据用户程序中的逻辑地址查页表，从而得到内存中的物理地址；
• 逻辑地址和物理地址之间转换关系：
  • 所有的地址划分成2个部分：页内的具体地址（页内地址，偏移量，相对位置），页外的页号编号（记录页内对应关系[记录在页表中]（相对位置）的编号）;
  • 逻辑地址 = 页号 + 页内地址；
  • 物理地址 = 百帧号（物理块号） + 页内地址；
  • 页内地址保存不变，变化的只有页内的对应关系（逻辑地址中是页号、物理地址中是百帧号（物理块号））；
  • 完整的逻辑地址和物理地址可以用二进制、十六进制、十进制表示；

计算页内地址、页号、百帧号（物理块号）

• 涉及页面大小的定义；
• 页面大小转化为B，例如上图的4KB = 4096B = 2^12，那么页内地址的长度就是12位，上图中，二进制逻辑地址：10 1100 1101
  1110，从低位到高位12位就是页内地址，此外就是页号10,10转换成十进制就是2，所以在页表中查询对应的百帧号就是6，十进制6转换为二进制110，页内地址保持不变，所以通过二进制逻辑地址：10
  1100 1101 1110，和页内地址的长度12位，还有页表找到的物理地址就是：110 1100 1101 1110；

抖动现象
操作系统的抖动，又叫颠簸。颠簸是不作处理的计算机活动，通常是因为内存或其他资源耗尽或有限而无法完成所要执行的操作。当上述情况发生时，程序就会通过操作系统发出请求，操作系统就试图从其他程序中拿来所需的资源。

• 当内存不足时，需要淘汰其他在内存中进程的资源；
• 状态位记录进程是否在内存中，淘汰时无需考虑不在内存中的进程资源（不考虑状态位：0）；
• 其次，访问位记录着是否最近被访问过，优先考虑最近访问过的，最近未访问的优先淘汰；
• 然后，修改位记录着内容最近是否被修改过，最近未修改过的先于修改过的被淘汰；
• 不考虑状态位：0 ----> 先淘汰访问位：0 ----> 再考虑淘汰修改位：0；

段式存储

• 页式存储从大小考虑文件在内存中，并没从需要切割的超大文件内容的逻辑连贯性去考虑划分；比如代码的连贯性；
• 从超大文件内容的逻辑连贯性去考虑划分，在内存中的存储，就有了段式存储；
• 按逻辑划分为不同大小的段，每段的起始位置就是段内偏移量；
• 段表中存有段号（每个自然段的开始位置），段长（每个自然段的大小不同，段的长度），基址（每段在内存中存储的开始位置）；

• 逻辑地址：（段号，段内偏移量）；
• 通过段号查段表得到基址，基址+偏移量就是在内存中的地址；
• 合法段地址就是要段号对应的内存地址中不溢出不能越界，该段的基址+偏移量没超过该段在内存存储的大小；
• 非法段地址：逻辑地址到物理地址转换时地址越界；

段页式存储

• 将段式存储管理和页式存储管理结合；

• 页内地址长度固定大小（上图有8-0+1的长度，所以有2^9个页内地址）；
• 页号长度不固定（最多有：13-9+1的长度，所以有2^5个页号），大小不确定，大小不固定，可变长；
• 段号长度不固定（最多有：16-14+1的长度，所以有2^3个段号），大小不确定，大小不固定，可变长；