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计算机操作系统基础九存储管理之段页式存储管理

引言

本文为第九篇,存储管理之段页式存储管理,前边的文章介绍到了存储管理的内存分配和回收,从物理的角度了解了存储管理,本文从进程的角度去了解进程的存储管理。也就是操作系统是如何管理进程的空间

页式存储管理

在这之前先来了解 页面 的概念

在计算机组成原理中有 字块 的概念,字块是相对物理设备的定义 (像内存条)。而 页面是相对逻辑空间的定义 (也就是相对进程空间的定义)。 字块和页面都指的是大小一样的一块内存

  • 页式存储管理 会将进程逻辑空间等分成若干大小的页面
  • 相应的也会把物理内存空间分成与页面大小一样的物理块
  • 以页面为单位,把进程空间装进物理内存中分散的物理块中

这就是也是存储管理,在了解页式存储管理时,通常会和内存碎片一起来理解

下边是一个空闲链表,假设有一个页面比节点 1 大,比节点 2 和节点 3 小,因此在分配页面时,需要将页面分配到节点 2 节点 3 这个节点,因此就会有一部分内存没有被使用,就会造成 内存碎片 的存在

所以如果使用 页式存储管理 的话,需要:

  • 页面大小适中,过大难以分配,过小内存碎片过多
  • 页面大小通常是 512B~8K

通过页式存储管理,就可以把进程的逻辑空间的每一个页面都放在内存的物理块中去,但是我们怎么知道进程的某一个页面分配到哪一个字块中去呢?因此需要了解 页表

页表记录进程逻辑空间与物理空间的映射

左边是进程的逻辑空间,进程的逻辑空间分成了 5 个页面,这 5 个页面是分散在主存的分散的物理块中,因此需要页表记录映射关系:

如果直接使用页式存储管理也会遇到一些问题:


如果有一段连续的逻辑分布在多个页面中,将大大降低执行效率

段氏存储管理

  • 将进程逻辑空间划分成若干段 ( 非等分)
  • 段的长度由连续逻辑的长度决定
  • 主函数 main、子程序段 X、子函数 Y 等(这个时候就会根据每一个函数的逻辑的长度去分配逻辑空间)

段氏存储管理 也需要一个表来存储逻辑空间到物理空间的映射,这个就是 段表

每一段的长度都是不固定的,因此段表比页表多一个段长

对比两种存储管理的方法:

共同点:

段氏存储和页式存储都离散地管理了进程的逻辑空间

不同点:

  • 页是物理单位,段是逻辑单位
  • 分页是为了合理利用空间,分段是为了满足用户要求
  • 页的大小由硬件固定,段的长度可以动态的变化
  • 页表信息是一维的,段表信息是二维的

段页式存储管理

采用了前两种存储管理的优点形成的一种存储管理方法

  • 分页可以有效提高内存利用率
  • 分段可以更好满足用户需求

段页式存储管理

  • 先将逻辑空间按段氏管理分成若干段
  • 再把段内空间按页式管理分成若干页

从左到右分别是段页式、页式、段氏的内存分配情况

在快速变化的技术中寻找不变,才是一个技术人的核心竞争力。知行合一,理论结合实践

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