【操作系统】第三章 计算机体系结构及内存分层体系

计算机体系结构、内存分层体系

计算机体系结构

地址空间 & 地址生成

逻辑地址生成：
由应用程序对应的线程生成

指令有自己的逻辑地址，CPU在取指令的时候，会先查找指令的逻辑地址，CPU中的MMU中有一块区域表示了映射关系（逻辑地址 → 物理地址）。

1. CPU 执行指令时，ALU需要指令的内容，CPU会发出带有逻辑地址的请求
2. CPU中的MMU会查询映射表，从逻辑地址到物理地址的映射。如果没有查到，那么就会产生一个物理过程，去内存中Map去找对应的映射。
3. 找到后，CPU的控制器会给主存发送一个请求，此时带有的是物理地址。
4. 主存会将对应内容的内容通过总线传递给CPU。
5. CPU接收到内容后，开始执行指令。

操作系统完成了逻辑地址到物理地址的映射关系，并且操作系统还会对地址范围进行限制，以保证每个程序可以访问的有效地址空间。

连续内存分配

内存碎片问题

分区的动态分配

第一适配、首次适配

从0地址开始找，如果当前空闲块比需求大，那么就直接分配。

最佳适配/最优适配算法

最差适配

压缩式碎片整理

紧致算法：把内存中的程序调整位置，把空闲内存块给合并为一个整体。

何时在内存中来转移程序？

可以程序阻塞的时候来完成。但这种频繁的内存中的复制是非常消耗时间的。

交换式碎片整理

把暂时在等待的程序所持有的内存数据转移到磁盘中。

把现在P3在执行并且需要更多内存，而对应的 P1、P2、P4在等待，这时可以把P4对应的内存数据转移到磁盘中，然后把转移而剩出的空闲块分配至P3。

问题：哪些程序做交换？后续课程会介绍。