计算机操作系统基础 (九)--- 存储管理之段页式存储管理

引言

本文为第九篇，存储管理之段页式存储管理，前边的文章介绍到了存储管理的内存分配和回收，从物理的角度了解了存储管理，本文从进程的角度去了解进程的存储管理。也就是操作系统是如何管理进程的空间



页式存储管理

在这之前先来了解页面的概念



在计算机组成原理中有字和*字块*的概念，字块是相对物理设备的定义(像内存条)。而页面是相对逻辑空间的定义(也就是相对进程空间的定义)。字块和页面都指的是大小一样的一块内存



• 页式存储管理会将进程逻辑空间等分成若干大小的页面

• 相应的也会把物理内存空间分成与页面大小一样的物理块

• 以页面为单位，把进程空间装进物理内存中分散的物理块中



这就是也是存储管理，在了解页式存储管理时，通常会和内存碎片一起来理解



下边是一个空闲链表，假设有一个页面比节点1大，比节点2和节点3小，因此在分配页面时，需要将页面分配到节点2节点3这个节点，因此就会有一部分内存没有被使用，就会造成内存碎片的存在





所以如果使用页式存储管理的话，需要：

• 页面大小适中，过大难以分配，过小内存碎片过多

• 页面大小通常是512B~8K



通过页式存储管理，就可以把进程的逻辑空间的每一个页面都放在内存的物理块中去，但是我们怎么知道进程的某一个页面分配到哪一个字块中去呢？因此需要了解页表



页表记录进程逻辑空间与物理空间的映射



左边是进程的逻辑空间，进程的逻辑空间分成了5个页面，这5个页面是分散在主存的分散的物理块中，因此需要页表记录映射关系：





如果直接使用页式存储管理也会遇到一些问题:



如果有一段连续的逻辑分布在多个页面中，将大大降低执行效率



段氏存储管理

• 将进程逻辑空间划分成若干段(非等分)

• 段的长度由连续逻辑的长度决定

• 主函数main、子程序段X、子函数Y等(这个时候就会根据每一个函数的逻辑的长度去分配逻辑空间)



段氏存储管理也需要一个表来存储逻辑空间到物理空间的映射，这个就是段表





每一段的长度都是不固定的，因此段表比页表多一个段长



对比两种存储管理的方法：



共同点：



段氏存储和页式存储都离散地管理了进程的逻辑空间



不同点：

• 页是物理单位，段是逻辑单位

• 分页是为了合理利用空间，分段是为了满足用户要求

• 页的大小由硬件固定，段的长度可以动态的变化

• 页表信息是一维的，段表信息是二维的



段页式存储管理

采用了前两种存储管理的优点形成的一种存储管理方法

• 分页可以有效提高内存利用率

• 分段可以更好满足用户需求



段页式存储管理

• 先将逻辑空间按段氏管理分成若干段

• 再把段内空间按页式管理分成若干页





从左到右分别是段页式、页式、段氏的内存分配情况



在快速变化的技术中寻找不变，才是一个技术人的核心竞争力。知行合一，理论结合实践