现代操作系统原理与实现-内存管理篇
一晃而过距离上一篇硬件结构已经过去了一个月有余了.最近一直在整理Notion上的笔记,把《深入理解Java虚拟机》的相关笔记也在notion上写和整理去了,对《现代操作系统原理与实现》的笔记也耽搁了许久;这本书应该是本年度最佳书籍了,会争取在今年把第一遍阅读的相关笔记完成,时间过的真的很快,跑题感慨了一下,下面继续有关内存部分的整理和理解吧!
引言
在上一章中了解到物理内存是组成操作系统的重要部分,这一章节就是介绍操作系统是如何管理和使用内存的;
内存管理
内存管理主要是对物理内存的管理,在早期程序是直接分配在物理内存上运行的,那个时候操作系统都不存在,这样分配会产生几个问题例如程序直接操作物理内存无法做到隔离/分配内存空间的碎片化/无法处理超过物理容量限制的分配
针对这个些问题,提出了虚拟内存的概念,大概是在1956年的一位德国物理学家提出的,感觉这个时间过了好久了啊,但是在翻阅资料查这些的时候发现计算机的发明居然还没有80年,太不可思议了
虚拟内存
虚拟内存作为物理内存和应用程序之间的一个抽象层;应用程序不在直接运行在物理内存之上,而是运行在虚拟内存之上;应用程序在运行时只知道虚拟内存地址,cpu或者硬件负责将虚拟地址转换为物理地址,操作系统负责设置虚拟地址与物理地址之间的映射;每个应用程序只能看到属于自己的虚拟内存地址,并且看到的虚拟内存地址是同一的、连续的;
- 虚拟内存的结构
下面是一张有关CPU如何将虚拟地址转换为物理地址的图:
可以看到操作系统向CPU发生虚拟地址访问请求后,传给MMU在通过TLB转换后,将物理地址发送给操作总线,从而访问到物理内存地址;
现代操作系统都是通过分页的形式采用页表来实现的,TLB缓存了虚拟页号到物理页号之间的映射关系,TLB的设计非常简单就是做映射,但是却十分的高效,因为在内存数据的访问遵守时空局部性原理
- 虚拟内存中的换页
在前面说到物理内存无法自动处理分配超过实际容量限制的场景.而虚拟内存可以做到,就是通过换页机制来实现的,具体流程如下:
