操作系统中的内存管理：分段、分区、分页

内存要怎么用起来呢？存储程序的思想，把程序放入内存，程序在CPU中取指执行！

而用户程序有逻辑地址，实际的内存是物理地址，于是先有一个地址重定位的问题。

由于程序载入内存之后，睡眠了的话，还会被移入到磁盘，因此在运行时做重定位更好，这叫做地址翻译。

程序编译好是不用做任何更改的，当要运行的时候，创建进程控制块PCB，这里面就有一个基址，再把PC置为初始地址，基址+逻辑地址=物理地址。

分段

把整个程序放进内存？

不，放入的是程序段、数据段等。

那么，现在的PCB要放每个段的基址，这就形成了一个段表。

此时的寻址就是：段基址+段内偏移。

程序分成多个段，代码段、数据段，每个段在内存中找到空闲的地方，然后把基址记录在LDT中，LDT初始化之后就赋值给PCB，PC指针设置成初值，然后根据PC指针进行取指执行，在每次执行的时候，都查这个LDT表，根据表中的基址和程序中的地址，在这里找到物理地址，然后就可以使用起来内存了。

分区

对程序进行分段，但是怎么找到空闲的内存呢？

对内存进行分区，固定分区与可变分区，当一个段提出请求的时候，就根据首先匹配、最佳匹配、最差匹配等算法进行分配。

操作系统用空闲分区表和已分配分区表来管理内存资源。

但是分区总会造成内存碎片的问题。

分区是虚拟内存上的。

分页

把段请求打散行不行？这就把连续化为离散。

物理内存用分页，每页比较小，最多浪费1页。

用户要分段，物理内存要分页。操作系统既支持段，又支持页。

这个时候的寻址呢？

每个进程得有自己的页表，页号表示逻辑页，而页框号表示物理页。

于是，通过页号能找到物理页，通过页内偏移就找到物理地址了。

利用分区适配算法，在虚拟内存中找出一个空闲分区，放入段，然后将段分页，映射到物理地址。需要用段表记录虚拟内存区域的对应，用页表记录对应页所在物理地址。

快表

单独的分页还不行，因为页小了，页表就变大了。

• 只放用到的页号行吗？但不连续的页号没法随机访问，查起来很慢。

• 使用多级页表呢？就像增加目录一样，但每增加一级，就多了一次访存。

于是，我要是能记住最近访问的页就好了，快表就是用硬件根据页号一步找到页框号。那如果快表里面没有呢？就老老实实去多级页表找。

为什么快表可以？因为程序对地址的访问有局部性！（循环、顺序）

页的换入换出

为什么要换入换出？为了实现虚拟内存！

在用户眼里有4G空闲，实际却不是哦，也就是说用户眼里这样的大内存是换入换出实现的！

换入的核心：请求调页，没有这个页号，就赶紧去磁盘调页，需要中断机制。

换出的算法：FIFO、LRU。

swap 分区就是做这个事：换入、换出 = > 虚拟内存 = > 段页 = > 程序载入 => 进程

什么叫颠簸呢？不断地在磁盘和内存中换入换出，但CPU啥也执行不了。