1. 单道程序存储管理
　　存储器系统的层次结构：register, cache, DRAM, 外部存储器
　　分为系统区和用户区；
　　优点：简单、开销小、易于管理；适用于单用户、单任务的OS；
　　劣：每次1个程序；浪费内存；应用程序的bug影响OS
2. 多道程序内存管理

　　2.1 固定分区存储管理
　　分为系统区和用户区；用户区分成多个小区，每个进程1个区；
　　用户分区的大小、位置都是固定的；多个小分区，适量的中等分区，少量的大分区；
　　数据结构：设置内存分配表，分区号、起始地址、长度、状态、进程名
　　内存分配：最先匹配法，最佳匹配法
　　固定分区的缺点：内碎片，限制了程序的数目；

　　2.2 可变分区存储管理
　　特点：动态变化、无内碎片、有外碎片
　　数据结构：分区链表，状态、起始地址、大小
　　分区匹配算法：最先匹配法、下次匹配法、最佳匹配法、最坏匹配法
　　分区回收算法：进程结束内存回收时，有空闲内存的合并；
　　程序的内存分布，从低地址到高地址依次为：代码段、数据段、动态堆空间、栈
　　地址映射：
　　　　物理地址：内存地址、绝对地址，直接寻址
　　　　逻辑地址：相对地址、虚地址
　　　　静态地址映射：直接修改指令代码，一次性将逻辑地址改为物理地址；
　　　　动态地址映射：程序运行过程中，对指令进行一一地址映射；
　　　　由硬件地址映射机制完成，采用一个基址寄存器；
　　存储保护：采用一个限长寄存器
　　CPU将虚拟地址发给MMU，MMU检查逻辑地址和限长寄存器的值的大小，如果可以访存，则访问，否则抛出访存异常；
　　劣势：导致内碎片和外碎片；

　　2.3 页式存储管理
　　将物理内存分成多个物理页面，逻辑地址分为大小相同的页面；页面大小为2^n，一般在512k~8k字节之间；程序装入内存时，以页面为单位进行分配；装载同一个程序的页面不必是连续的；
　　页表：系统为每个进程建立页表，给出了逻辑页面号和具体内存页面号的对应关系；
　　物理页面表：内存共256个页面，可以用256个位示图表示+一个空闲页面数；空闲页面链表；
　　内存分配（位示图）：计算页面数N；分配页表；分配物理页面；修改位示图；
　　内存回收：将位示图由0-1；修改空闲页面数
　　逻辑地址划分：高位表示页号，低位表示页内地址；
　　页表实现
　　　　两个regs: 一个page-table base register, PTBR, 一个page-table length register PTLR,
　　　　采用TLB translation lookaside buffer实现地址翻译；
　　优点：无内碎片，外碎片小于页大小；程序不必连续；便于管理；
　　缺点：程序必须全部装入内存；必须为每个进程维护一个页表；

　　2.4 段式存储管理
　　程序分为几个段（数据段、代码段、栈等）；
　　物理内存采用可变分区的管理方法；
　　程序装入内存时，以段为单位进行分配，把每个段装入一个内存分区中；
　　虚拟地址分为两部分：高位为段号，低位为段内偏移；
　　段表：系统为每个进程维护一个段表；
　　段表的实现：
　　　　两个regs: 一个segment-table base register, STBR, 一个segment-table length register, STLR
　　　　地址转换：虚拟地址，段号--段表中的起始地址--物理地址
　　优点：按段进行共享；程序不必连续存放；
　　缺点：程序必须全部、外碎片；

　　2.5 段页式存储管理
　　　　先把程序划分为段，然后在段内进行分页；内存的划分和分配按页式存储管理方案进行；
　　　　段表：记录了每个段的页表起始地址和页表长度，而不是该段所在内存分区的起始地址。
　　　　页表：记录了逻辑页面号与物理页面号之间的对应关系。（每一段有一个，一个程序可能有多个页表）
　　　　需要的硬件支持：段表基地址寄存器（STBR）和段表长度寄存器（STLR）

　　2.6 虚拟存储技术
　　程序的局部性原理：TLB，Cache
　　内存物理页面称为page frame, 磁盘上的是backing frame
　　页表表项：逻辑页号、物理页号、驻留位（页是否在内存中）、保护位、修改位（是否被修改过）、访问位
　　当访问的逻辑页面不存在时，出发缺页中断：
　　　　如果有空闲的物理页面，直接分配，设置f；
　　　　如果没有，采用页面置换技术，将被替换的页面f1，如果修改过写回到外存；
　　　　对f1对应的页表项进行修改；
　　　　将需要访问的页面p装入到物理页面中，修改p的表项，驻留位和物理页面号
　　　　重新运行被中断的指令（PC不变）
　　用户进程感觉不到缺页中断
　　页面置换算法：尽可能地减少页面的换进换出的次数
　　　　最优页面置换算法：（需要知道接下来要访问的页表）
　　　　　　计算每个页面再次被访问的等待时间，选择等的时间最长的页面进行替换；
　　　　最近最久未被访问算法：LRU, least recently used
　　　　最不常用算法：leat frequently used, LFU
　　　　先进先出算法：FIFO, first-in first-out，替换驻留时间最长的页面
　　　　始终页面置换算法Clock: 基本思路FIFO + 跳过访问过的页面

4. 工作集模型
　　工作集：当前时刻t前边delta窗口内的页面集合
　　驻留集：当前时刻，进程驻留在内存中的页面集合
　　工作集是进程运行过程中的性质，驻留集取决于系统分配给进程的物理页面数目，及采用的页面置换算法。

5. 虚拟页式的设计问题
　　5.1 页面的分配策略
　　固定分配策略：驻留集大小固定；局部置换的方式；
　　可变分配策略：驻留集大小可变；开始时分配一定数目的物理页面，运行过程中动态调整驻留集的大小
　　可采用全局的页面置换算法，性能较好，增加了系统开销
　　可采用缺页率算法PFF, page-fault frequency来动态调整驻留集的大小
　　缺页率：缺页次数/内存访问次数

　　5.2 页表结构
　　多级页表

6. 虚拟段式存储管理

操作系统知识梳理3-存储管理