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计算机管理内存的方法有哪些?优缺点是什么?

发布时间:2019-05-27 10:22 来源:未知 编辑:admin

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  内存管理是操作系统最重要的一部分,它决定了操作系统的性能。为了说明如何进行内存访问的操作,有必要先介绍有关内存管理的一些术语及背景。

  所谓虚拟内存就是用硬盘空间来弥补计算机物理内存不足的技术。Windows操作系统用虚拟内存来动态管理运行时的交换文件。为了提供比实际物理内存还多的内存容量,Windows操作系统占用了硬盘上的一部分空间作为虚拟内存。当CPU有要求时,首先会读取内存中的资料。当内存容量不够用时,Windows就会将需要暂时存储的数据写入硬盘。所以,计算机的内存大小等于实际物理内存容量加上“分页文件”(就是交换文件)的大小。Windows 98中分页文件名采用Win386.swp形式,而Windows 2K/XP/2003中采用pagefile.sys,默认位于系统分区的根目录下,具有隐藏属性。如果需要的话,“分页文件”会动用硬盘上所有可以使用的空间。

  安装好Windows以后,系统采用默认的设置自动处理虚拟内存,为了优化系统的 工作性能,根据Windows操作系统中虚拟内存的设置方法,可以自己动手设置内存管理参数。

  计算机系统有不同的工作模式,在不同的模式下,CPU的寻址方式是不一样的,通常见到的CPU工作模式如下所述。

  实模式是为了Pentium处理器与8086/8088兼容而设置的。8086和8088只能工作于实模式,而80286及以上的处理器可工作于实模式或者保护模式下。实模式操作方式只允许微处理器寻址第一个1MB的存储空间,从0x00000~0xFFFFF。在实模式下的存储器寻址是段地址+偏移地址。例如段寄存器的内容是0x1000,则它寻址开始于0x10000的段,偏移量大小从0x0000~0xFFFF,即偏移量的空间大小是216=64KB。

  在保护模式下,各个16位的段寄存器里面放置的是选择符。各项任务共享的内存空间由全局选择符来索引;而某个任务独立使用的内存空间由局部选择符来索引。由选择符的高13位作为偏移量,再以CPU内部事先初始化好的GDTR(全局描述符表寄存器)中的32位基地址为基,可以获得相应的描述符。由描述符中的线性地址决定段的基地址。再利用指令(或其他方式)给出的偏移量,便可以得到线性地址,即

  保护模式采用上面介绍的分段管理,可以实现的存储器寻址范围为4GB,通常把通过段变换获得的地址称为线性地址。这种线位物理地址对应的,为了获得更大的寻址范围,还可以对线性地址实行分页管理。在保护模式下,处理器通过CRO控制寄存器的PG(page)位进行管理,当PG=0时,由段变换获得的线性地址可直接作为物理地址使用;若PG=1,则进一步进行页变换。

  分页管理的基本思想是将内存分为大小固定为4KB或者1MB的若干页,通过一定机制对内存进行管理。与前面的分段管理类似,程序或数据将根据其长度分配若干页。为了进行页面管理,在分页管理机制中采用了页表、页目录对线性地址作页变换。

  在保护地址模式下,经常遇到三种地址:逻辑地址(Logical Address)、线性地址(Linear Address)和物理地址(Physical Address)。CPU通过分段机制将逻辑地址转换为线性地址,再通过分页机制将线性地址转换为物理地址。

  这是内存地址的精确描述,通常表示为十六进制:xxxx:YYYYYYYY,这里xxxx为selector(选择器),而YYYYYYYY是针对selector所选择的段地址的线性偏移量。除了指定xxxx的具体数值外,还可使用具体的段寄存器的名字来替代,如CS(代码段),DS(数据段),ES(扩展段),FS(附加数据段#1),GS(附加数据段#2)和SS(堆栈段)。这些符号都来自旧的“段:偏移量”风格,在 8086 实模式下使用此种方式来指定“far pointers”(远指针)。

  线性地址是逻辑地址到物理地址变换之间的中间层,是处理器可寻址的内存空间(称为线性地址空间)中的地址。程序代码会产生逻辑地址,或者说是段中的偏移地址,加上相应段的基地址就生成了一个线性地址。

  如果启用了分页机制,那么线性地址可以再经变换以产生一个物理地址。若没有启用分页机制,那么线性地址直接就是物理地址。不过,在开启分页功能之后,一个线性地址可能没有相对映的物理地址,因为它所对应的内存可能被交换到硬盘中。32位线)物理地址

  所谓物理地址,就是指系统内存的线 位的操作系统,它的范围为0x00000000~0xFFFFFFFF,共有4GB。只有当CPU工作于分页模式时,此种类型的地址才会变得非常“有趣”。本质上,一个物理地址是CPU插脚上可测量的电压。操作系统通过设立页表将线性地址映射为物理地址。Windows 2K/XP所用页表布局的某些属性对于调试软件开发人员非常有用。

  程序代码和数据必须驻留在内存中才能得以运行,然而系统内存量很有限,往往不能容纳一个完整程序的所有代码和数据,特别是在多任务系统中,如Windows,可能需要同时打开多个执行程序,如画图程序,浏览器等,想让内存驻留所有这些程序显然不大可能,因此首先能想到的就是将程序分割成小部分,只让当前系统运行它所有需要的那部分留在内存,其他部分都留在硬盘(虚拟内存)。当系统处理完当前任务片段后,再从外存中调入下一个待运行的任务片段。于是,存储器分页管理机制随之而被发明。

  如前所述,在保护模式下,控制寄存器CR0中的最高位PG位控制分页管理机制是否生效。如果PG=1,分页机制生效,把线性地址转换为物理地址。如果PG=0,分页机制无效,线性地址就直接作为物理地址。必须注意,只有在保护方式下分页机制才可能生效。只有在保证使PE位为1的前提下,才能够使PG位为1,否则将引起通用保护 故障。

  分页机制把线性地址空间和物理地址空间分别划分为大小相同的块。这样的块称为页。通过在线性地址空间的页与物理地址空间的页之间建立映射,分页机制可以实现线性地址到物理地址的转换。线性地址空间的页与物理地址空间的页之间的映射可根据需要来确定。线性地址空间的任何一页,可以映射为物理地址空间中的任何一页。

  对于4KB页面分页,页映射表的第一级称为页目录表,存储在一个物理页中。页目录表共有1024个页目录项(PDE,page directory entry),其中,每个PDE为4字节长,包含对应第二级表所在物理地址空间页的页码。页映射表的第二级称为页表,每张页表也被存储在一个物理页中。每张页表有1024个页表项(PTE,page table entry),每个PTE为4字节长,其中PTE的低12位用来存放诸如“页是否存在于内存”或“页的权限”等信息。

  一个线bit),包含着找到物理地址的信息,分为3个部分:第22位到第31位这10位(最高10位)是页目录中的索引,第12位到第21位这10位是页表中的索引,第0位到第11位这12位(低12位)是页内偏移。在把一个线性地址转换成物理地址时,CPU首先根据CR3中的值,找到页目录所在的物理页。然后根据线bit)的值作为索引,找到相应的PDE,其中含有这个虚拟地址所对应页表的物理地址。有了页表的物理地址,再把虚拟地址的第12位到第21位这10位的值作为索引,找到该页表中相应的PTE,其中就有这个虚拟地址所对应物理页的物理地址。最后用线位,也就是页内偏移,加上这个物理页的物理地址,就得到了该线性地址所对应的物理地址。

  目的无非就是想少占些内存电脑好用点,但内存本身大小没法变。至于管理呢,平常不用的那些启动项啦之类的东东禁掉,少装卸软件。这个管理本身就没有什么优缺点,至于你说用软件管理嘛,本身用到软件管理内存,这个软件就已经在占内存了,况且也没有什么好的软件,只能在你使用的时候注意清理和保护了!

  内部管理机制?这个好高端,详细的机制估计只有微软或者搞操作系统开发的能知道,你直接把你的目的表述清楚吧,也好有针对性的回答。

  展开全部操作系统管理:那是内部机制,你只能去查相关文档,我也只能给你复制黏贴了。人工管理:最好的就是加大内存。另外以前有内存释放的软件,不过现在内存都大了,用不着了。

  就是你要开大型软件的时候,开那个软件,点一下内存释放,就OK了,那是04、05年代的东西了。

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