一文看懂操作系统内存治理的三种关键方式

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大家好，我是小米，一个29岁，踊跃沉闷，喜好分享技术的小米。当天咱们来聊聊操作系统中的内存治理，这是计算机迷信中的一个关键课题。内存治理方式有很多种，当天咱们关键探讨页式治理、段式治理和段页式治理。预备好了吗？让咱们一同深化探求吧！

内存治理的基本概念

在现代计算机系统中，内存是关键资源之一。操作系统担任治理内存，以确保程序能高效、牢靠地运转。内存治理的外围义务是将物理内存调配给进程，同时包全进程不相互搅扰。为此，操作系统须要处置以下疑问：

页式治理

页式治理（Paging）是最罕用的内存治理方式之一。它将物理内存分红固定大小的块，称为页框（Frame），同时将程序的逻辑地址空间也分红雷同大小的块，称为页（Page）。页框和页的大小通常是相反的，例如4KB。

2. 地址转换

在页式治理中，逻辑地址被分为两局部：页号和页内偏移量。地址转换经过页表（Page Table）成功，页表记载了每个页对应的页框号。详细步骤如下：

3. 页表结构

页表的结构或许有多种方式，例如单级页表和多级页表。单级页表较便捷，但对大内存不够高效。多级页表经过火级治理页表，缩小了内存占用，提高了查找效率。

4. 页式治理的好处和缺陷

好处

缺陷 ：

段式治理

段式治理（Segmentation）将程序的逻辑地址空间分为若干段（Segment），每段有不同的长度和属性。例如，代码段、数据段和堆栈段。每个段有一个段号和一个段内偏移量。

2. 地址转换

段式治理经常使用段表（Segment Table）启动地址转换。段表记载了每个段的基地址和段长。详细步骤如下：

3. 段表结构

段表记载每个段的基地址和段长，可以是单级段表，也可以是多级段表。多级段表用于治理大规模的段。

4. 段式治理的好处和缺陷

好处 ：

缺陷 ：

段页式治理

段页式治理（Segmented Paging）联合了页式治理和段式治理的好处。它先将逻辑地址空间分为若干段，每段再分为若干页。段页式治理既有段表，也有页表。

2. 地址转换

段页式治理的地址转换环节分两步：

3. 段页式治理的好处和缺陷

好处 ：

缺陷 ：

操作系统内存治理是计算机系统中的外围技术之一，页式治理、段式治理和段页式治理各有优缺陷。页式治理经过固定大小的页框缩小了外部碎片，但或许造成外部碎片；段式治理合乎程序逻辑，提供了灵敏的内存包全，但或许造成外部碎片；段页式治理联合了两者的好处，但参与了复杂性。

在实践运行中，不同操作系统或许驳回不同的内存治理方式。例如，Linux系统驳回的是页式治理，而Windows系统则驳回段页式治理。了解这些内存治理技术，有助于咱们更好地理解和提升计算机系统的性能。