23-内存管理与扩充技术
内存管理
#专业课
内存的分配和回收
1.操作系统负责内存空间的分配与回收
2.操作系统需要提供某种技术从逻辑上对内存空间进行扩充.
3.操作系统需要提供地址转换功能,负责程序的逻辑地址与物理地址的转换。
4. 操作系统需要提供内存保护的功能,保证各个进程在内存空间内运行互不干扰
内存保护
方法一:在CPU中设置一对上下限寄存器,存放进程的上、下限地址。进程的指令要访问某个地址,CPU检查是否越界
方法二:采用重定位寄存器[基址寄存器]和界地址寄存器[限长寄存器]进行越界检查。
重定位寄存器中存放的进程的起始物理地址。
界地址寄存器中存放的是进程的最大逻辑地址。
内存空间的扩充
覆盖技术
人们引入了覆盖技术,解决了程序大小超过了物理内存总和的问题。
覆盖技术的思想:将程序分为多个段(多个模块)。常用的段常驻内存,不常用的段在需要时调入内存。
内存中分为一个"固定区"和若干个"覆盖区"。
需要常驻内存的段放在"固定区",掉入后就不再调出(除非运行结束)
不常用的段放在"覆盖区",需要用时掉入内存,用不到的时候调出内存。
一般来说把main函数放到固定区里
一般来说不可同时被访问的模块共享一个覆盖区(以最大者为区域值)
程序必须由程序员声明覆盖结构，操作系统完成自动覆盖。缺点:对用户不透明,增加了用户编程负担。
覆盖技术用于早期操作系统中,目前已经退出了历史舞台。
交换技术
交换技术的设计思想,内存空间紧张时,系统将内存中某些进程暂时患处外存,把外存中某些已具备运行条件的进程换入内存。(进程在内存和磁盘间动态调度)，此时PCB在内存中的挂起队列。
交换技术涉及到了中级调度，暂时换出外存等待的进程状态为挂起状态(挂起态)，挂起态又可以进一步细分为就绪挂起,阻塞挂起两种状态
交换技术的思考:
- 应该在外存的什么位置保存被换出的进程？
- 什么时候应该交换？
- 应该换出哪些进程？
具有对换功能的操作系统，通常把磁盘空间分为文件区和对换区两部分。文件区主要用于存放文件，主要追求存储空间的利用率，因此对文件区空间的管理采用离散分配的方式；对换区空间只占磁盘空间的小部分，被换出的进程数据就存放在对换区，由于对换的速度直接影响到系统的整体速度，因此对换区的空间管理主要追求换入换出速度，因此通常对换区采用连续分配方式。总之，对换区的I/O速度比文件区快。
交换通常发生在许多进程运行且内存吃紧时进行,而系统负荷降低就暂停。
例如:在发现许多进程运行时经常发生缺页,就说明内存紧张,此时可以换出一些进程，如果缺页率明显下降,就可以暂停换出。
可优先换出阻塞进程,可换出优先级低低进程,为了防止优先级低低进程在被调入很快就被换出,有的系统还会考虑进程在内存的驻留时间
覆盖与交换的区别：
- 覆盖是在同一个程序或进程中的
- 交换是在不同进程或作业之间的
