• 計算機體系結構/記憶體分層體系
• 地址空間 & 地址生成
  
• 連續記憶體分配
  

3.1 計算機體系結構/記憶體分配體系

• 計算機體系結構
• 記憶體分層體系
• 在作業系統的記憶體管理範例

計算機基本硬體結構
CPU完成了對整個程式或軟體執行的控制， 記憶體主要是放置了程式的程式碼和它所處理的資料，第三部分是外設配合程式發揮更大的作用。
記憶體的層次結構：CPU要訪問的資料或指令所儲存的位置； CPU要訪問的資料包含很多種類，第一個是暫存器，第二個是cache ，暫存器和cache都位於CPU的內部，作業系統無法對其直接進行管理，但是他們的速度很快，容量很小，所以能放的資料和指令是有限的，所以在計算機內還需要一塊很大的儲存區域，叫主存或實體記憶體。

作業系統要完成的任務

在作業系統中管理記憶體的不同方法：

• 程式重定位
• 分段
• 分頁
• 虛擬記憶體
• 按需分頁虛擬記憶體

實現高度依賴於硬體

• 必須知道記憶體架構
• MMU（記憶體管理單元）：硬體元件負責處理CPU的記憶體訪問請求

3.2 地址空間與地址生成

地址空間&地址生成

• 地址空間定義
• 地址生成
• 地址安全檢查

地址空間 地址空間有兩種，一種是實體地址空間（硬體直接對應的，比如說記憶體條所代表的主存，硬碟所代表的另一種儲存空間），實體記憶體的地址空間管理是硬體所完成的；另外一種是邏輯地址空間，是指一個執行的程式它所看到的記憶體空間，它看到的空間更加簡單，它是一個一維的線性地址空間。  程式所訪問的邏輯地址空間都會落實到實體地址空間。
邏輯地址生成
實體地址生成
地址安全檢測
3.3 連續記憶體分配：記憶體碎片與分割槽的動態分配 （1）連續記憶體分配

• 記憶體碎片問題
• 分割槽的動態分配：第一適配；最佳適配；最差適配；
• 壓縮式碎片整理
• 交換式碎片整理

記憶體碎片問題
分割槽的動態分配
首次適配
首次適配的基本原理和實現 簡單實現 需求：按地址排序的空間塊列表；   分配需要尋找一個合適的分割槽；
  重分配需要檢查，看是否自由分割槽能合併於相鄰的空閒分割槽； 首次適配的優勢：簡單；易於產生更大空閒塊，向著地址空間的結尾。 劣勢：容易產生外部碎片；不確定性。 最優適配 基本原理和實現：  為了避免分割大空閒塊；

為了最小化外部碎片產生的尺寸； 需求：  按尺寸排列的空閒塊列表
分配需要尋找一個合適的分割槽 重分配需要搜尋及合併於相鄰的空閒分割槽 優勢：  當大部分分配是小尺寸時非常有效； 比較簡單； 劣勢：  外部碎片；
重分配慢； 易產生很多沒用的細小碎片； 最壞適配： 基本原理和實現：  為了避免有太多微小的碎片；
需求：  按尺寸排列的空間塊列表；
分配很快； 重分配需要合併於相鄰的空閒分割槽，若有，然後調整空閒塊列表； 優勢：加入分配是中等尺寸效果最好； 劣勢：重分配慢，外部碎片，易於破碎大的空閒塊以及分割槽無法被分配

3.4 連續記憶體分配：壓縮式與交換式碎片整理

壓縮式碎片整理：

• 重置程式以合併孔洞
• 要求所有程式是動態可置的
• 議題：

 何時重置？
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