操作系统课程笔记
地址空间与地址生成
逻辑地址 -> 物理地址 是通过MMU查表得到，操作系统所起的作用是建立MMU这张映射表。
内存碎片
有程序与程序之间的外碎片和程序内部无法利用的内碎片， 操作系统关注如何减少外碎片和内碎片。
分配空间策略：
- 首次适配
- 最佳适配
- 最差适配
程序需要的空间是无法预知的，所以这几种分配内存的策略都不是银弹。 目标是尽可能多的有大的地址空间，
除了分配策略，还考虑其他解决地址空间的方式。
方法一是碎片整理，需要考虑：整理的时机？拷贝的开销？
方法二 swapping ，内存与硬盘swap，需要考虑：换哪个程序？什么时候换入换出？开销？ 虚拟内存管理考虑这个问题。
非连续内存
为什么采用非连续内存分配？
答：连续内存空间分配容易产生内碎片、外碎片，
非连续内存分配优点：
- 更好的内存利用和管理
- 允许共享代码和数据（共享库等）
- 支持动态加载和动态链接
问题： 管理开销比较大
如何建立虚拟地址和物理地址之间的转换呢？有软件方案和硬件方案，为了加速，采用硬件方案，硬件方案有两种：
- 分段（例如程序各个段（数据段，代码段…）的特点（有些只读，有些可读写）来管理与共享）
- 分页（现代操作系统分段管理方式比较少，更多的是分页的管理方式）与分段不同点在于页的尺寸是固定的，而各个段的尺寸可以不一样
分页
逻辑地址和物理地址的分页大小要一致，例如如果逻辑地址是4k每页，物理地址也要4k每页。
frame物理页，page逻辑页
逻辑页和物理页的映射关系：
- 页表
- MMU/TLB
为了加速，通过TLB缓存最近使用的映射到CPU的缓存。
分页需要类似一个map，从逻辑页地址映射到物理页地址。
如果只有以及映射，需要的空间将很大，例如如果每页大小为2^10，那么64位的地址空间就需要2^54条记录，
需要缓解这一空间问题有几种方案，
方案一：多级页表的方式可以缓解空间压力，虽然实际上总空间增加了，但有些未使用的内存可以不存在子页，节省空间
方案二：反向页表，通常页表是逻辑页到物理帧的映射，但通常逻辑空间大于物理空间，例如物理空间可能只有4G，逻辑空间2^64，所以如果是物理帧映射逻辑页则需要的空间少很多。只是这需要硬件设计得很复杂，否则查找耗时大
方案三：hash页表，通过hash表即可以节省空间，由可以加速查找，但需要注意防hash碰撞以及硬件设计有些复杂。