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【王道考研】操作系统之 内存管理

2021-12-19 19:58:17  阅读:195  来源: 互联网

标签:置换 小节 王道 访问 算法 内存 考研 页面


声明:1:下文是来自b站王道官方发布的视屏内容,本人做如下整理只为方便本人今后的学习及回顾;2:公号「编程有料」后台回复「cskaoyan」即可获取整理好的一份考研资料包。

第三章--内存管理

1,内存的基础知识

内存是用于存放数据的硬件。程序执行前需要先放到内存中才能被CPU处理。

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  • 地址:地址又分相对地址和绝对地址。相对地址又称为逻辑地址,绝对地址又称为物理地址。

  • 从写程序到程序运行

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小总结

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2,内存管理的概念

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3,覆盖与交换

覆盖技术

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交换技术

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总结

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4,内存空间的分配与回收

1,连续分配管理方式

  • 单一连续分配

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  • 固定分区分配

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  • 动态分区分配

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提醒式总结

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2,动态分区分配算法

  • 1,首次适应算法

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  • 2,最佳适应算法

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  • 3,最坏适应算法

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  • 4,邻近适应算法

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提醒式小总结

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3,非连续分配管理方式

  • 基本分页存储管理

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    不是小节的小节

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    基本地址变换机构

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    一道例题:

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    基本地址变换机构小节

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  • 具有块表的地址变换机构

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    引入快表后,地址的变换过程如下:

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    提醒式小节

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5,两级页表

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提醒式小节

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6,基本分段存储管理方式

  • 分段

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  • 段表

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  • 分段、分页管理的对比

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    分段比分页更容易实现信息的共享和保护。

提醒式小节

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7,段页式管理方式

分段、分页的优缺点:

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段页式管理的逻辑地址结构:

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提醒式小节

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8,虚拟内存的基本概念

传统存储管理方式的特征、缺点:

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局部性原理

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虚拟内存的定义和特征

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如何实现虚拟内存技术

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提醒式小节

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9,请求分页管理方式

  • 页表机制

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  • 缺页中断

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提醒式小节

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1,页面置换算法

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1,最佳置换算法(OPT)

最佳置换算法(OPT,Optimal):每次选择淘汰的页面将是以后永不使用,或者在最长时间内不再被访问的页面,这样可以保证最低的缺页率。

例题助力理解

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最佳置换算法可以保证最低的缺页率,但实际上,只有在进程执行的过程中才能知道接下来会访问到的是哪个页面。操作系统无法提前预判页面访问序列。因此,最佳置换算法是无法实现的。

2,先进先出置换算法(FIFO)

FIFO 算法:每次选择淘汰的页面是最早进入内存的页面。

实现方法:把调入内存的页面根据调入的先后顺序排成一个队列,需要换出页面时选择队头页面即可。队列的最大长度取决于系统为进程分配了多少个内存块。(注意新调入的页面放在队尾)。

例题助力理解

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注意:

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3,最近最久未使用置换算法(LRU)

最近最久未使用置换算法(LRU,least recently used):每次淘汰的页面是最近最久未使用的页面。

实现方法:赋予每个页面对应的页表项中,用访问字段记录该页面自上次被访问以来所经历的时间t。

当需要淘汰一个页面是,选择先有页面中t 值最大的,及最近以来最久未使用的页面。

例题助力理解
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注意:该算法的实现需要专门的硬件支持,虽然算法性能好,但是实现困难,开销大。最接近最佳置换算法。

4,时钟置换算法(CLOCK)

最佳置换算法性能最好,但无法实现;先进先出置换算法实现简单,但算法性能差;最近最久未使用置换算法性能好,是最接近OPT算法性能的,但是实现起来需要专门的硬件支持,算法开销大。
时钟置换算法是一种性能和开销较均衡的算法,又称 CLOCK 算法,或最近未用算法(NRU,Not Recently Used)

  • 简单的 CLOCK 算法

    简单的CLOCK算法实现方法:为每个页面设置一个访问位,再将内存中的页面都通过链接指针链接成一个循环队列。当某页被访问时,其访问位置为1。当需要淘汰一个页面时,只需检查页的访问位。如果是0,就选择该页换出;如果是1,则将它置为0,暂不换出,继续检查下一个页面,若第一轮扫描中所有页面都是1,则将这些页面的访问位依次置为0后,再进行第二轮扫描(第二轮扫描中一定会有访问位为0的页面,因此简单的 CLOCK 算法选择一个淘汰页面最多会经过两轮扫描)

例题

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注意:在选择淘汰一个页面的时候,我们淘汰的是访问位为0,最近没有访问过的。

  • 改进型的时钟置换算法

    简单的时钟置换算法仅考虑到一个页面最近是否被访问过。事实上,如果被淘汰的页面没有被修改过,就不需要执行 I/O 操作写回外存。只有被淘汰的页面被修改过时,才需要写回外存。
    因此,除了考虑一个页面最近有没有被访问过之外,操作系统还应考虑页面有没有被修改过。在其他条件都相同时,应优先淘汰没有修改过的页面,避免I/O操作。这就是改进型的时钟置换算法的思想。修改位=0,表示页面没有被修改过;修改位=1,表示页面被修改过

    算法规则

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    提醒式小节

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2,页面分配置换策略

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抖动(颠簸)现象

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工作集:指在某段时间间隔里,进程实际访问页面的集合。

提醒式小节

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标签:置换,小节,王道,访问,算法,内存,考研,页面
来源: https://blog.csdn.net/qq_46442797/article/details/122028750

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