4、存储管理

页式存储

正常文件都放在外层（辅存中），CPU 并非直接调用，而是把外存数据调入内存，再进行操作。

有很多本书（指代程序），想把它们放到一个有很多抽屉的图书馆（计算机的内存里）

如果不使用页式存储，你可能会想把每本书都完整地放到一个抽屉里。但问题是，有些书很大，可能找不到足够大的空抽屉来放下它们。而且，如果一个抽屉里只放了一本小书，那剩下的空间就浪费了。这就像内存里可能会有很多不连续的小块空闲空间，但任何一个程序都找不到足够连续的空间来运行。

通俗理解

• 把每本书都撕成固定大小的页（程序被分成固定大小的块，叫做“页”）
• 图书馆里每个抽屉都是固定大小的（内存被分成固定大小的块，叫“页框”或者“页帧”）
• 然后就可以把书的每一页放到任何一个空的抽屉里,不需要连续的抽屉

好处

• 更容易找到空位：所有“书页”和“抽屉”大小都一样，所以更容易找到空的“抽屉”来放“书页”,即使内存中有很多不连续的小块空闲空间，也能被利用起来，解决了找不到足够大连续空间的问题
• 内存利用率更高：不会因为一个大程序而浪费很多小块的空闲空间

坏处

• 需要记住每本书的每一页放在哪个抽屉里（操作系统需要维护一个“页表”,记录程序的每一页在内存中的位置）
• 可能有“零头”：有些书的页数可能不是正好是抽屉大小的整数倍，最后一本书可能会剩下一些不满一页的内容，但仍然会占用一个完整的抽屉，叫做“页内碎片”

地址相关

• 高级程序语言使用逻辑地址
• 运行状态，内存中使用物理地址
• 逻辑地址 = 页号 + 页内地址（偏移量）
• 物理地址 = 页帧号 + 页内地址（偏移量）

页面淘汰

先淘汰访问位为 0 的，再淘汰修改位为 0 的

段式存储

通俗理解

• 你的程序（书）被分成几个逻辑上独立的“段”（chapters）。 比如，一本书可能有“目录”段、“第一章”段、“第二章”段、“附录”段等等。每个段的长度可以是不同的，它们代表了程序中不同的功能模块或数据区域。
• 图书馆里的抽屉（内存）现在大小不再固定了。 每个抽屉的大小可以根据你需要存放的“段”的大小来决定。
• 当你想要把程序放到内存里时，操作系统会为每个“段”找到一个足够大的连续的空闲“抽屉”来存放。 “目录”段可能会放在一个比较小的抽屉里，“第一章”段可能会放在一个大一点的抽屉里。

好处

• 逻辑结构清晰： 段式存储更好地保留了程序的逻辑结构。每个段都代表了程序中一个完整的逻辑单元，这有助于程序的组织和理解。
• 易于保护和共享： 由于每个段都是一个独立的内存区域，操作系统可以针对不同的段设置不同的保护级别（例如，只读、可执行）。不同的程序也可以共享某些特定的段（例如，共享的库函数）。
• 没有页内碎片： 因为每个段的大小是根据实际需要分配的，所以不会出现像页式存储那样，一个页面只用了很小一部分而浪费剩余空间的情况（页内碎片）。

坏处

• 容易产生“外碎片”： 就像我们一开始不用页式存储时遇到的问题一样，经过一段时间的程序加载和卸载，内存中可能会出现很多不连续的小块空闲空间。虽然每个小块本身可能足够大，但它们加起来可能不够存放一个较大的“段”。这叫做“外碎片”。为了解决外碎片问题，可能需要进行“内存整理”（就像把图书馆里所有书挪动一下，把空抽屉都集中到一起），但这会消耗额外的系统资源。
• 需要记住每个段放在哪个抽屉的哪个位置以及它有多大（操作系统需要维护一个“段表”，记录每个段在内存中的起始地址和长度）。 这就像图书馆需要一个更详细的索引卡片，告诉你每个章节放在哪个抽屉的哪个位置，以及这个章节有多厚。

段页式存储

是段式和页式的结合 先分段再分页

使用段页表进行管理