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内存管理lab2教学制作人：时间：2024年X月

目录第1章简介

第2章进程与地址空间

第3章分区分配

第4章页表与分页机制

第5章页表与分段机制

第6章总结

第7章内存管理lab2教学

01第1章简介

内存管理概述内存管理是指计算机系统中对内存的分配、使用和释放的管理，是操作系统中的重要组成部分。内存管理的作用是协调多个进程之间的内存分配请求，保证程序在有限的内存资源下正常运行。

内存管理的重要性通过对内存的合理分配和使用，可以提高系统运行效率提高系统效率通过对内存碎片的处理与整理，可以提高内存资源的利用率优化资源利用通过对内存的保护和管理，可以避免非法访问和数据丢失等问题保证系统稳定性

内存管理的发展历程没有内存保护机制，程序可以任意修改内存早期操作系统通过内存分区等方式，实现多道程序的运行单道批处理系统将内存划分成大小相等的页框，精细化地管理内存分页式内存管理

内存管理的基本概念在操作系统中，内存是指计算机系统中用于存储程序和数据的空间。内存管理需要了解一些基本概念，包括进程、地址空间、分区、分配与回收和碎片。

进程进程是程序执行的基本单位，每个进程都拥有独立的内存空间和系统资源定义进程存在的状态有创建、运行、等待、挂起和终止等状态进程之间的切换和调度是由操作系统内核负责控制和管理的控制

地址空间地址空间是进程独享的内存空间，包括代码段、数据段、堆栈等区域定义地址空间是连续的二进制地址空间，大小可变特点地址空间的划分保证了进程之间的内存隔离和安全作用

分区分区是内存空间的划分，用于存储不同进程的数据和代码定义分区分为固定分区、动态分区、伙伴系统等不同类型分类分区的管理是内存管理的核心，直接影响到内存的使用效率和性能作用

分配与回收内存分配是将空闲的内存区块分配给进程使用的过程分配内存回收是将进程使用的内存区块重新标记为空闲状态的过程回收内存分配和回收的算法有很多种，如首次适应、最佳适应、快速适应等算法

碎片内存碎片指的是在内存分配和回收过程中，剩余的无法使用的小块内存空间定义内部碎片、外部碎片、引起碎片的原因有很多种，如对齐、分配算法等分类解决内存碎片的方法有很多种，如内存紧缩、动态分区、页面置换等解决

内存管理的分类在内存管理中，有很多种分类方式，如管理方式、分配方式、内存保护策略和内存扩容与缩减策略等。

管理方式管理方式是指内存分配和回收的方式，连续式内存管理是最早的内存管理方式连续式内存管理非连续式内存管理包括分页式内存管理、分段式内存管理和段页式内存管理等非连续式内存管理虚拟内存是一种内存扩展技术，可以将硬盘空间当做虚拟内存使用虚拟内存管理

分配方式固定分区分配是将内存分为若干个固定大小的分区，每个分区只能分配给一个进程使用固定分区分配动态分区分配是根据进程的需要，动态地分配内存空间动态分区分配伙伴系统分配是一种特殊的动态分区分配方式，能够有效避免内存碎片伙伴系统分配

通过硬件实现内存保护，例如MMU和特权级硬件保护0103通过数据加密等技术实现内存保护，例如加密文件系统和硬件密钥管理数据保护02通过操作系统内核实现内存保护，例如地址空间隔离和安全编程软件保护

内存扩容与缩减策略内存扩容是指在内存不足时，通过加装内存条等方式扩大内存容量内存扩容内存缩减是指在内存空间过大时，通过调整内存大小等方式缩小内存容量内存缩减动态缩减是指根据进程需要，动态地缩减内存空间动态缩减

内存管理的应用内存管理不仅在操作系统中有应用，在数据库管理系统、Web服务器等领域也有广泛应用。

操作系统内存管理对进程调度有很大影响，可以通过内存管理调度算法优化进程调度进程调度多个进程之间需要共享内存，内存管理需要实现共享内存机制多进程协作内存管理对系统的可靠性保证有很大影响，需要实现内存保护和故障恢复机制可靠性保证

数据库管理系统数据库管理系统需要实现内存缓存机制，提高查询性能和效率内存缓存数据库管理系统需要实现内存分页、内存池等技术，优化内存管理效率内存管理数据库管理系统需要实现日志和检查点等技术，保证系统故障时数据不丢失故障恢复

通过内存缓存技术，可以提高Web服务器的响应速度和性能内存缓存0103Web服务器需要通过内存管理和其他优化技术，提高性能和可靠性性能优化02Web服务器需要实现流量控制机制，避免高并发流量导致服务器宕机流量控制

02第2章进程与地址空间

进程的概念与特征进程的基本概念，包括进程的状态、内存空间和资源等进程的定义进程的五种状态及其转换关系进程的状态进程控制信息的组成和作用进程控制块

进程的调度抢占式调度和非抢占式调度进程调度方式常见的进程调度算法，如先来先服务、短作业优先、优先级调度等进程调度算法

数据段存放全局变量和