内存管理

内存管理是操作系统的核心技术之一,主要完成:由虚拟地址映射为物理地址,保证程序运行的隔离,及内存资源的高效分配等。
大致的演化为:物理地址-分段-分页-段页;

分段管理

这里的段是指程序运行过程中需要的内存段,并没有固定的大小限制,段的大小与程序本身有关。

映射方式为: 起始地址+偏移地址

Intel微处理器支持两种不同的分段模式:实模式分段管理与保护模式分段管理

  • 实模式分段管理
Intel微处理器在实模式使用20条地址线寻址1MB物理存储器。
8086/8088仅有20条地址线A19-A0;(x86-16)
80286使用24条地址线中的20条;(x86-16)
80386、80486和Pentium也仅使用32条地址线中的20条。(x86-32/IA-32)

物理地址=段地址(段寄存器16bits)*0x10 + 偏移地址(16bits)

  • 保护模式分段管理
    为解决实模式下的内存访问权限管理和可能产生内存访问越界的问题引入,将内存段通过段描述符进行保护。
    保护模式下,段的起始地址不再由段寄存器指示,而是保存在一个8字节的段描述符里,IA-32的段描述符结构如下:


    IA-32段描述符

其中包含:

  1. 32位段基址(段起始地址);
  2. 20位段界限;
  3. G位:界限粒度(G=1,段界限*4k,可访问4G空间,G=0,段界限本身)
  4. D位:D=1,32位指令模式;D=0,16位指令模式。

映射方式: 物理地址=段地址(段描述符表基址寄存器+段寄存器索引)+偏移地址

解决了对于内存访问权限控制的问题

分页管理

由于程序的局部性原理,加之段管理,内存粒度较大,每次换入换出都是整个程序,效率较低,引入粒度较小的分页管理机制。
页表:虚拟页到物理页的映射,存有4字节的页描述符;
页目录:到页表的影视,存有4字节的页表描述符。

以32位计算机系统中,页的大小设置为4k为例:

D31-D22: 页目录索引
D21-D12: 页表索引
D11-D0: 页偏移地址

映射方式:页目录基址(专有寄存器)+页目录索引 -- 页表描述符
页表基址+页表索引 -- 页描述符
页基址+页内偏移 -- 物理地址

段页式管理

分段与分页管理的结合,物理内存等分成页,程序访问内存时,先经过分段管理部件转换为线性地址,然后再经过分页管理部件转换为物理地址。

兼有分段管理的内存访问权限控制与分页管理的粒度较小的优点,但需要多次查表。

更多内容可关注本人博客:老香椿(https://laoxiangchun.cn/

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 212,383评论 6 493
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,522评论 3 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 157,852评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,621评论 1 284
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,741评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,929评论 1 290
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,076评论 3 410
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,803评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,265评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,582评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,716评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,395评论 4 333
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,039评论 3 316
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,798评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,027评论 1 266
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,488评论 2 361
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,612评论 2 350

推荐阅读更多精彩内容