如何將計算機有限的記憶體分配給多個程式使用
阿新 • • 發佈：2018-11-23
如何將計算機有限的記憶體分配給多個程式使用
需要解決下列問題：
- 地址空間不隔離
- 記憶體使用效率低
- 程式執行的地址不確定
增加中間層，使用間接的地址訪問方法。我們將程式給出的地址看成一種虛擬地址（Virtual Address），然後通過某種對映的方法，將虛擬地址轉換成實際的實體地址。
分段（Segmentation）
比如程式A需要10MB記憶體，我們假設有一個地址從0x00000000到0x00A00000的10MB大小的一個虛擬空間，然後由作業系統對映到實際的實體記憶體如0x00100000到0x00B00000，實際的地址轉換由硬體完成，當程式A訪問地址0x00001000，CPU會將這個地址轉換成實際的實體地址0x00101000。
分段可以解決上述問題1和問題3。首先它做到了地址隔離，不同的程式會被對映到不同的實體地址，如果程式訪問被分配的物理空間外面，硬體將會判斷這是一個非法地址，並將請求報給作業系統或監控程式，由它處理。另外，對於程式來說，它被分配到哪個地址段是透明的，它無需關心地址的變化。
但是分段依然沒有解決記憶體使用效率低的問題，如果記憶體不足，換入換出的是整個程式，從而影響速度，分頁（Paging）可以較好地解決這個問題。
分頁（Paging）
- 虛擬頁：虛擬空間的頁（VP，Virtual Page）
- 物理頁：實體記憶體中的頁（PP，Physical Page）
- 磁碟頁：磁碟中的頁（DP，Disk Page）
分頁的基本方法是把地址空間人為地劃分成固定大小的頁，記憶體中放置需要使用的頁，部分沒有用到的頁可能在磁碟中，當程式執行時，根據虛擬地址計算出實際的實體記憶體地址，當需要的頁不在記憶體中時，即引發頁錯誤（Page Fault），此時將由作業系統接管，將相應的頁裝入記憶體。不同程式的虛擬頁可以對映到同一物理頁，實現記憶體共享。
- MMU（Memory Management Unit）：進行頁對映的硬體，一般整合在CPU中