操作系统内存的连续与非连续分配管理方式

1.单一连续分配
内存分为系统区和用户区，系统区仅供操作系统使用，通常在低地址部分，用户区为用户提供

优点：
无须进行内存保护，不会出现越界异常
实现简单，无外部碎片，采用覆盖技术，不需要额外技术支持

缺点：
只适用于单用户，单任务的操作系统
存在内部碎片，存储器利用率低

2.固定分区分配
种类：
分区大小相等：用一台计算机去控制多个相同对象的场合，缺乏灵活性
分区大小不等：划分为多个较小的分区，适量的中等分区和少量的大分区

优点：适用于多道程序的存储，无外部碎片
缺点：
程序太大，无法进入任何一个分区
主存利用率低，存在内部碎片
不能实现多进程共享一个主存区

3.动态分区分配
在进程装入内存的时候，根据内存的大小动态的建立分区

优点：分区大小可以根据实际情况进行分配

缺点：存在外部碎片，最后导致主存利用率下降（采用紧凑技术可以缓解这种缺陷）

动态分配算法：
首次适应算法：空闲分区按照地址递增的顺序进行查找，找到第一个满足要求的分区进行分配
优点：综合看性能最好。算法开销最小，回首分区后一般不需要对空闲分区队列进行重新排序

最佳适应算法：
按照容量递增的顺序进行查找，找到第一个满足要求的分区进行分配
优点：可以尽可能多地留下大片的空闲去
缺点：性能较差，产生最多的外部碎片；回收分区后可能需要对空闲分区队列进行重新排序

最坏适应算法（最大适应算法）：
空闲分区按照容量递减的次序进行查找，第一个满足条件的进行分配
优点：可以减少难以利用的小碎片
缺点：导致很快没有较大的内存， 性能很差；不利于大进程，算法开销大

邻近适应算法（首次适应算法）：
分配内存时从上次查找结束的位置开始继续查找
优点：算法开销小
缺点：会使高地址的大分区也被用完

4.非连续分配管理方式
允许一个程序分散的装入不相邻的内存分区

5.基本分页存储的管理方式
（1）设计思想
将主存空间划分为大小相等且固定的块，块相对较小，作为主存的基本单位，进程以块为单位进行空间申请。
分页存储与固定分区技术很像，但是其分页相对于分区又很小，分页管理不会产生外部碎片，产生的内部碎片也非常小

（2）分页存储的基本概念
页面和页面大小：进程中的块=页；内存中的块=页框（页帧）；进程申请主存空间，为每个页面分配主存中可用页框，即页与页框一一对应
页面大小要适中：页面太小：进程页面数过多，页表过程，增加内存占用，降低硬件地址转换效率；页面太大：页内碎片过多，降低内存利用率
地址结构：页号（有多少页的编号）+页内偏移（页内存了多少东西）
页表：为了便于在内存中找到进程的每个页面对应的物理块，系统为每个进程建立一张页表，记录页面在内存中对应的物理块号，页表一般放在内存中
页表项：页号+物理内存中的块号（不要与地址结构搞混）； 页表项的物理内存块号+地址结构中的页内偏移=物理地址

（3）基本地址变换机构
计算方式：
页号P=A/L，页内偏移量W=A%L
比较页号P和页表长度M，若P>=M产生越界中断
页表中页号P对应的页表项地址=页表地址F+页号P页表项长度 取出该页表项内容b
计算E=bL+W 使用E去访问内存

页表项大小的设计应当尽量一页正好能装下所有的页表项

分页管理存在的问题：地址变换过程必须足够快，否则访存速率会降低；页表不能太大，否则会降低内存利用率。

组成：设置一个页表寄存器（PTR），存放页表在内存中的起始地址F和页表长度M
页表的始址和页表长度放在进程控制块（PCB）中

（4）具有块表的地址变换机构
可优化方向：如果页表放在内存中，取地址访问一次内存，按照地址取出数据访问一次内存，共需要两次访问内存
优化：地址变换机构中增加一个具有并行查找能力的告诉缓冲寄存器（块表），又称为相联存储器（TLB）；相联存储器既可以按照地址查找也可以按照内容查找

访问一个逻辑地址的访问次数：
基本地址变换机构，两次缓存。
具有块表的地址变换机构，快表命中，只需一次访存，快表未命中，需要两次访存

变换过程：
CPU给出逻辑地址后，先查询快表中是否命中
若快表命中，直接从快表中该页对应的页框号，与页内偏移量拼接成物理地址
若快表不命中，再按照正常方式从页表中查询相应页表项，并将该页表项存入快表中（按照一定策略）

（5）两级页表
如果页数过多，就会导致页表也过多，那么我们可以考虑设置一个用来储存页表的页表
逻辑地址空间格式=一级页号+二级页号+页内偏移
设计多集页表的时候，最后一定要保证顶级页表一定只有一个
建立多级页表的目的在于建立索引，不必浪费主存空间去储存无用的页表项，也不用盲目式的查询页表项