• 主存：儲存程序執行時的程式和資料
• 暫存器：速度最快，價格昂貴容量不大，一般以字為單位，只要存放指令一次操作的資料就夠了 。
• 快取記憶體：總之：速度快、存放部分記憶體資料、硬體自動處理
• 磁碟快取：記憶體的一部分，將頻繁使用的一部分磁碟資料資訊預讀入在磁碟快取，減少磁碟讀寫時間
  

動態分割槽分配：

• 首次適應演算法FF
  - 優點：優先利用記憶體低址部分，保留了高地址部分的大空閒區；
  - 缺點：但低址部分不斷劃分，會產生較多小碎片；而且每次查詢從低址部分開始，會逐漸增加查詢開銷
• 迴圈首次適應演算法
  - 優點：空閒分割槽分佈均勻，減少查詢開銷
  - 缺點：缺乏大的空閒分割槽
• 最佳適應演算法
  - 缺點：每次找到最合適大小的分割槽割下的空閒區也總是最小，會產生許多難以利用的小空閒區（外碎片）
• 最差適應演算法
• 快速適應演算法

動態重定位分割槽分配：

使用者程式在記憶體中移動，將空閒空間緊湊起來提高空間利用率。但必然需要地址變化，增加“重定位”工作。

離散分配記憶體：
作業規定大小劃分成小份；記憶體也按同樣大小劃分成小份
作業的任一小份可分散放入記憶體任意未使用的小份

分頁方式下，記憶體的使用率高，浪費少。但不是絕對沒有碎片（程序的最後一頁不總是能佔滿一個物理塊）

分頁、分段

記憶體劃分成多個小單元，每個單元K大小，稱（物理）塊

例：

例題：
某系統採用頁式儲存管理方式，實體記憶體空間1M，頁面大小2K，若邏輯空間32頁，計算：
1）邏輯地址格式

2）不考慮許可權等問題，程序的頁表有多少項（即頁表記錄條數）？每項多少位？
- 32頁所以有32項 1M/2K=9位
3）物理空間減一半，頁表有什麼變化？
- 項數還是32，但物理塊數變了，塊號編號位數減1

· 地址變換機構

具體實現地址對映 —— 地址變換機構。
圍繞頁表進行工作，那麼頁表資料放在哪？

• 暫存器。一個程序有n個頁，頁表就需要記錄n項資料，需要n個暫存器。不現實。
• 記憶體。只設置一個頁表暫存器PTR（page table register）記錄頁表在記憶體中的首地址和頁表長度，執行時快速定位頁表。

地址變換的過程

分頁系統中，程序建立，放入記憶體，構建頁表，在PCB中記錄頁表存放在記憶體的首地址及頁表長度。

• 執行某程序A時，將A程序PCB中的頁表資訊寫入PTR中；
• 每執行一條指令時，根據分頁計算原理，得到指令頁號X和內部偏移量Y；
• CPU高速訪問PTR找到頁表在哪裡；
  - 為防止錯誤檢索，增加預先的判斷：
  - 計算得到的頁號是否大於頁表長度（即頁表項數）
  - 一個5頁的程序，頁面編號0-4，若地址計算出的頁號不在該範圍，一定產生了越界錯誤。
• 查頁表資料，得到X實際對應存放的物理塊，完成地址對映計算，最終在記憶體找到該指令。
  

訪問記憶體的有效時間

程序發出邏輯地址的訪問請求，經過地址變換，到記憶體中找到對應的實際實體地址單元並取出資料，所需花費的總時間，稱為記憶體的有效訪問時間EAT（effective access time）

• 設訪問一次記憶體時間為t，則基本分頁機制下EAT=2t，why？
  • CPU操作一條指令需訪問記憶體兩次：
    • 訪問記憶體中的頁表（以計算指令所在的實際實體地址）
    • 訪問指令記憶體地址

針對訪問速度問題 —— 引入塊表

塊表裡存放著：正在執行程序的頁表的資料項

快表的暫存器單元數量是有限的，不能裝下一個程序的所有頁表項。雖不能完全避免兩次訪問記憶體，但如果命中率a高還是能大幅度提高速度

• 設一次查詢訪問快表時間為 t’ , 那：
• EAT= at’ + (1-a)(t’+t) + t = 2t + t’ - ta
  

針對大頁表佔用記憶體問題 —— 兩級、多級頁表、反置頁表

① 兩級頁表：

• 將頁表分頁，並離散地將頁表的各個頁面分別存放在不同的物理塊中
• 為離散分配的頁表再建立一張頁表，稱為“外層頁表”，其每個表項記錄了頁表頁面所在的物理塊號

格式：

分段儲存管理

從提高記憶體利用率角度；

• 固定分割槽 → 動態分割槽 → 分頁

從滿足並方便使用者（程式設計師）和使用上的要求角度：

• 分段儲存管理：作業分成若干段，各段可離散放入記憶體，段內仍連續存放

段的特點

• 每段有自己的名字（一般用段號做名），都從0編址，可分別編寫和編譯。裝入記憶體時，每段賦予各段一個段號。
• 每段佔據一塊連續的記憶體。（即有離散的分段，又有連續的記憶體使用）
• 各段大小不等

段的地址結構： 段號 + 段內地址
段表： 記錄每段實際存放的實體地址

》段表與地址變換機構

段是連續存放在記憶體中。段表中針對每個“段編號”記錄：“記憶體首地址”和“段長”

同樣有兩次記憶體訪問問題
解決方法：設定聯想暫存器，用於儲存最近常用的段表項

★★★ 分頁與分段的主要區別 ★★★

• 需求： 分頁是出於系統管理的需要，是一種資訊的物理劃分單位，分段是出於使用者應用的需要，是一種邏輯單位，通常包含一組意義相對完整的資訊。
  - 一條指令或一個運算元可能會跨越兩個頁的分界處，而不會跨越兩個段的分界處。
• 大小： 頁大小是系統固定的，而段大小則通常不固定。分段沒有內碎片，但連續存放段產生外碎片，可以通過記憶體緊縮來消除。相對而言分頁空間利用率高。
• 邏輯地址：
  - 分頁是一維的，各個模組在連結時必須組織成同一個地址空間；
  - 分段是二維的，各個模組在連結時可以每個段組織成一個地址空間。
• 其他： 通常段比頁大，因而段表比頁表短，可以縮短查詢時間，提高訪問速度。分段模式下，還可針對不同型別採取不同的保護；按段為單位來進行共享

分段系統的突出優點： 易於實現共享、易於實現保護
分頁容易造成共享和非共享資料共處一頁，不方便設定許可權
可重入程式碼：（又稱為純程式碼，允許多個程序同時訪問的程式碼、不允許任何程序對它進行修改）
可共享的程式碼必須是可重入的

段頁式儲存管理

① 基本原理

• 將使用者程式分成若干段，併為每個段賦予一個段名。
• 把每個段分成若干頁
• 地址結構包括段號、段內頁號和頁內地址三部分

② 地址變換過程

• 三次訪問記憶體
• 可藉助高速緩衝彌補不足