《操作系统内存》课件.pptVIP

*******************操作系统内存操作系统内存管理是操作系统中至关重要的部分，负责管理系统内存资源的分配和使用。内存是计算机系统中用来存储数据和程序的硬件资源，操作系统需要合理地管理内存，才能保证程序正常运行。什么是内存计算机系统的核心组件内存是计算机系统中用于存储程序和数据的核心组件，是CPU直接访问和操作的区域。临时存储内存是一种易失性存储器，数据存储在内存中时，当电源关闭，数据就会丢失。高速访问内存的访问速度非常快，CPU可以快速从内存中读取或写入数据，从而提高计算机的运行速度。内存的基本结构主板主板是电脑的核心部件，提供内存和其他硬件的连接接口。内存条内存条是电脑的临时存储器，用于存放正在运行的程序和数据。内存芯片内存芯片是内存条的核心组件，用于存储数据。内存控制器内存控制器负责管理内存的访问，控制内存的读写操作。内存地址空间内存地址空间是指系统为每个进程分配的逻辑地址范围，它是一个抽象概念，用于描述内存的组织方式和访问方法。每个进程都有其自己的内存地址空间，地址空间可以是连续的，也可以是离散的，具体取决于内存管理方案。0x0000起始地址内存地址空间的起始地址通常为0x0000，表示内存的第一个字节。0xFFFFFFFF结束地址内存地址空间的结束地址通常为0xFFFFFFFF，表示内存的最后一个字节。逻辑地址和物理地址11.逻辑地址逻辑地址由程序员使用，用于访问内存中的数据。22.物理地址物理地址是内存芯片上的实际地址，由内存控制器使用。33.转换操作系统使用内存管理单元(MMU)将逻辑地址转换为物理地址。44.优点逻辑地址和物理地址的分离提高了内存管理的灵活性。内存管理的目标提高内存利用率，减少内存浪费。提高程序运行效率，加快程序执行速度。保护用户程序，防止程序相互干扰。支持程序共享，减少内存占用空间。内存管理的基本问题内存碎片化内存分配后，空闲内存被分割成多个碎片，无法满足较大的内存请求。解决方法包括压缩内存或使用动态内存分配算法。内存泄漏程序分配的内存未释放，导致可用内存越来越少。解决方法包括使用内存跟踪工具和编写良好的代码。连续内存分配1单一连续分配程序作为一个整体分配到一块连续的内存空间。2固定分区分配将内存划分为多个固定大小的分区，每个程序只能分配到一个分区。3可变分区分配程序根据其大小动态地分配内存空间，内存空间可以被分割和合并。离散内存分配1分区分配操作系统将内存划分成若干个大小不同的分区2伙伴系统内存空间按2的幂次方划分成多个大小相等的块3页式分配将内存分成大小相等的页，进程分配内存时分配页4段式分配将内存分成大小不一的段，进程分配内存时分配段离散内存分配是一种将内存划分成多个独立的内存块，然后分配给不同进程的方式优点：提高内存利用率，防止内存碎片缺点：管理复杂，可能会导致外部碎片页式内存管理页式存储管理将逻辑地址空间划分为大小相等的页面，物理地址空间也划分为大小相等的物理块。页面映射建立逻辑页面与物理块之间的映射关系，即页表，记录页面的位置信息。地址转换通过页表进行地址转换，将逻辑地址转换为物理地址，访问相应的内存区域。段式内存管理1段式内存管理将程序划分为多个逻辑段2逻辑地址由段号和段内偏移量组成3物理地址将逻辑地址转换为物理地址4段表存储每个段的起始地址和长度5内存分配按段分配内存空间段式内存管理将程序划分为多个逻辑段，每个段对应一个独立的地址空间。逻辑地址由段号和段内偏移量组成，物理地址是通过段表将逻辑地址转换为实际的内存地址。段表存储每个段的起始地址和长度，用于定位每个段在内存中的位置。内存分配按段进行，每个段可以独立地分配内存空间。段页式内存管理1段页式内存管理结合段式和页式管理2段表段地址映射到页表3页表页地址映射到物理地址4逻辑地址由段号和段内偏移组成段页式内存管理是一种将内存分成段和页，并使用段表和页表进行地址转换的内存管理方案。段表用于将段地址映射到页表，页表用于将页地址映射到物理地址。这种方案结合了段式和页式管理的优点，可以提高内存利用率和程序共享能力。页面置换算法11.页面置换算法当内存中没有足够的空闲空间时，操作系统需要从内存中选择一个页面来移除，以便为新的页面腾出空间。22.页面置换算法目标选择一个页面进行移除，最大限度地减少页面错误率，提高系统性能。33.页面置换算法类型常用的页面置换算法包括：FIFO、LRU、OPT、时钟算法。44.页面