主要内容：非连续内存分配
非连续内存分配的必要性
连续性内存分配的缺点
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分配给一个程序的物理内存是连续的
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内存的利用率低
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有外部碎片/内部碎片问题
非连续内存分配的优点
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一个程序的物理内存空间是非连续的
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更好的内存利用和管理
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允许共享代码与数据（共享库）
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支持动态加载和动态链接
非连续内存分配的缺点
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建立虚拟地址和物理地址的转换难度大
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软件方案
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硬件方案：分段、分页
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非连续内存分配
分段
段：在程序中会有来自不同文件的函数；在程序执行时，不同的数据也有不同的字段
分段寻址方案
逻辑地址空间连续，但是物理地址空间不连续，使用映射机制进行关联
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段：内存的"块"
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程序访问内存地址需要:二元组（段号，段内偏移）
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操作系统维护一张段表，存储段号、物理地址的起始地址、长度
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物理地址：段表内物理地址的起始地址+二元组内的段内偏移
分页
分页
分页地址空间
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划分物理内存至固定大小的帧(frame)
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划分逻辑地址空间至相同大小的页
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建立方案 -> 转换逻辑地址为物理地址（pages to frames）
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页表
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MMU/TLB
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帧(frame)
物理内存被分割成大小相等的帧，一个内存物理地址是一个二元组（帧号，帧内偏移）
分页和分段的最大区别，页的大小是固定的，段的大小不是固定的
页
一个程序的逻辑地址空间被划分为大小相等的页。页内偏移大小==帧内偏移大小，页号通常大于帧号
页寻址方案
操作系统维护一张页表，页表保存了逻辑地址--物理地址空间的映射关系，存储页号、帧号
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逻辑地址空间应当大于物理内存空间
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页映射到帧
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页是连续的虚拟内存
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帧是非连续的物理内存
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不是所有的页都有对应的帧
页表
页表概述
每一个运行的程序都有一个页表
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属于程序的运行状态，会动态变化
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PTBR：页表基址寄存器，指向当前页表
页表中还有一些特殊标志位
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dirty bit，数据一致性问题，内存中的数据与磁盘文件不同（被修改）
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resident bit, (0 对应的物理页帧不在内存中，1表示存在)
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引用计数：用于记录本页在一段时间内被访问的次数
分页机制的性能问题
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访问一个内存单元需要两次内存访问
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页表可能非常大
如何处理
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缓存
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间接访问
转换后备缓冲区（TLB）
缓解时间问题
Translation Look-aside Buffer(TLB)是一个缓冲区，CPU中有快表TLB（用于保存经常访问的页表项）
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TLB使用关联内存实现，具备快速访问性能
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如果TLB命中，物理页号可以很快被获取
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如果TLB没有命中，将对应的页表项更新到TLB中
二级/多级页表
时间换空间
二级页表
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将页号分为两个部分，页表分成两个部分，一级页号对应一级页表，二级页号对应二级页表
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一级页号查表获得二级页表的起始位置，地址加上二级页号的值，在二级页表中获得帧号
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节约页号不在内存中的内存空间
多级页表
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将页号分为n个部分来间接实现多级间接页表，建立一颗页表"树"
反向页表
解决了大地址空间问题
目的：根据帧号获得页号
反向页表只需要存在一张即可
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有大地址空间(64-bits), 前向映射页表变得繁琐. 比如 : 使用了5级页表
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不是让页表与逻辑地址空间的大小相对应, 而是当页表与物理地址空间的大小相对应. 逻辑地址空间增长速度快于物理地址空间
1. 基于页寄存器的方案
存储（帧号、页号）使得表大小与物理内存大小相关，而与逻辑内存关联减小
2. 基于关联内存的方案
硬件设计复杂, 容量不大, 需要放置在CPU中
3. 基于哈希的方案
