• 基本內存管理：

1. 進程占用空間必須連續，導致外部碎片以及附加的compaction
2. 整個進程的swap in 和 swap out十分耗時。
3. 解決：分頁 ->內存空間不必連續，無外部碎片，有內部碎片。可以部分swap in 和 out。

• 分頁式內存管理

1. 重定位
   • 物理內存：幀 <==> 邏輯內存：頁
   • 頁表管理頁和幀的映射關系，每條記錄稱作PTE。即輸入page number，輸出frame number。
   • 邏輯地址：page number和page offset。
   • 物理地址：frame number和frame offset。
   • 實現：MMU查詢頁表負責地址映射，OS維護頁表，屏蔽了映射細節。
   • 頁表存儲在內存，Page table base register（PTBR）和 page table length register（PTLR）分別保存頁表的位置和長度。
   • 缺點：每次內存訪問包括（2次）訪問PT和訪問內存數據。 解決方案：MMU中包含TLB（Translation Look-aside Buffers）緩沖。
2. 內存保護
   • 以頁為單位，保護信息存儲在PTE
   • 另PTE包含valid/invalid位表明頁是否可以使用。
3. 頁表結構
   • 每個進程需要一個頁表，而全地址頁表過於大。需要動態調整進程頁表的大小
   • 層次型頁表：樹形，如二級頁表（PD和PDE）【page directory number，page table number，page table offset】
   • hash頁表
   • inverted頁表
4. 內存分配和回收
   • 內存分配：分配frame，並創建頁表
   • 內存回收：進程退出時，回收frame
   • 空間frame的管理：free frame list
   • 內存共享以頁面為單位。

• 分段式內存管理

1. 概念：邏輯地址空間由段組成，每段的數據類型相同。如代碼段，數據段，棧。段在物理上不連續。
2. 重定位
   • 邏輯地址：segment number , offset
   • segement table 保存邏輯地址到物理地址的映射。每條記錄包括base，limit（offset < limit），protection bits。
   • 類似段表存儲在內存，segment table base register 和 segment table length register保存段表的位置和長度。
3. 內存保護和共享
   • 以段為單位
4. 缺點：容易產生外部碎片。

• 段頁式內存管理（IA-32）

1. 必須分段
   • 最大段為4GB
   • 全局段和本地段
2. 可選分頁
3. 先分段，後分頁

操作系統筆記（十）內存管理之分頁，分段和段頁式