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🔥 系列专栏：OS从基础到进阶

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🏕️1 内存管理基础概念

🏡1.1 总览

🏡1.2 内存管理应有的功能

🏖️1.2.1 内存空间的分配和回收

示意图：

🏖️1.2.2 从逻辑上扩充内存

试想，随便下载一个大软件，其大小远远超过我们的内存大小，那么为什么这个软件可以运行呢？原因是操作系统采用了虚拟内存，即使物理空间较小，但是逻辑空间却可以很大。

🏖️1.2.3 地址转换

提供地址转换功能，负责程序的逻辑地址与物理地址的转换

三种装入方式为：

🏖️1.2.4 内存保护

提供内存保护功能，保证各进程在各自存储空间内运行，互不干扰。
使进程只可以访问属于自己的空间，不能去访问系统内核、其他进程的内存空间。那么，如何才可以实现内存保护呢？
以下图的进程1为例子

（1）设置上下限寄存器。

例如，进程1的实际物理地址为100-279，那么下限寄存器应该存放100，上限寄存器应该存放279。

（2）重定位寄存器、界地址寄存器

重定位寄存器存放进程的实际物理地址的下限，界地址寄存器存放进程所需的最空间。例如，进程1的重定位寄存器存放100，界地址寄存器存放179-0=179。

🏡1.3 知识总结

🏕️2 覆盖与交换

🏰2.1 总览

🏰2.2 覆盖技术

🏖️2.2.1 覆盖技术的基本思想

🏖️2.2.2 例子

如图，这是一个程序的结构调用图。可以看到，A是程序运行所必须的代码段，因此放在固定区内；B、C不可能同时运行，因此可以分配同一个覆盖区，D、E、F同理。如图所示

因此，本来应该将代码全部放入，但是操作系统只分配了一部分空间就实现了全部放入的结果，因此从逻辑上看，操作系统的内存大小是被拓展了的。

🏖️2.2.3 缺点

🏰2.3 交换技术

🏝️2.3.1 基本思想

比如说，假设内存中有进程1、2、3，如图

此时内存紧张，进程1、2需要暂时换出外存，因此在内存保留它们的PCB后（方便操作系统的后续管理）将它们置于挂起队列，空出的内存空间给更为紧张的进程使用。

🏝️2.3.2 待解决的问题

对于问题1：

磁盘空间的示意图：

对于问题2：

对于问题三

🏰2.4 总结

🏕️3 连续内存分配

🏠3.1 总览

🏠3.2 单一连续分配

🏖️3.2.1 思想

如图：

🏖️3.2.2 优点

一个进程独占内存，就不会发生进程访问其他进程的内存空间的情况，且即使进程访问了操作系统的内核程序，通常也可以通过重启解决，所以这种方式下不一定需要采取内存保护？

🏖️3.2.3 缺点

🏠3.3 固定分区分配

🏝️3.3.1 基本思想

🏝️3.3.2 分类

根据分配的空间相等与否可以分为以下两类

如图

🏝️3.3.3 特点

🏝️3.3.4 如何管理固定分区

可以通过分区说明表进行管理，其具体内容如图：

这种数据结构可以通过数组或链表实现

🏝️3.3.5 优缺点

🏠3.4 动态分区分配

🏝️3.4.1 基本思想

🏝️3.4.2 记录内存使用情况的数据结构

可以采取空闲分区表、空闲分区链表示
（1）空闲分区表
例子：


（2）空闲分区链
例子：

🏝️3.4.3 空闲分区的分配

分配算法在下一小节进行详细描述

🏝️3.4.4 分区的分配和回收

假设操作系统采用空闲分区表管理分区（使用空闲分区链同理）
（1）分配操作
假设起始表内容如下：

①假如一个空闲分区的大小大于进程申请的空间，那么直接修改内容和即可。 假设一个4MB的进程进入，需要分配到分区1中，那么分区表应该修改如下：

②假如一个空闲分区的大小等于进程申请的空间，那么需要删除该内容。假设一个4MB的进程进入，需要分配到分区3中，那么分区表应该修改如下：

（2）回收操作
①回收分区的后面（后面）有空闲分区
直接修改表项内容

②回收分区的后面没有空闲分区
增加一个表项内容

③回收分区的前后均为空闲分区
合并表项内容

注意：各表项的排序不一定按照分区地址的大小进行排序

🕮 4 总结

操作系统，如默默守护的守夜者，无声地管理硬件与软件的交流，为计算机创造和谐秩序。

它是无形的引导者，让复杂的任务变得井然有序，为用户提供无忧体验。

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