存储分配方式
上一篇博客笔者谈到了存储器的分配方式包括连续存储和离散存储。我们再回顾一下那个图：
上一篇博客中我们提到联系存储的一些概念，包括：单一连续分配，固定分区分配，动态分区分配，其中对动态分区分配的分配算法做了介绍。这一次我们继续来聊一聊离散存储的几种方式。之所以出现离散分配方式，是因为连续分配方式会出现“碎片”，造成空间浪费。
离散分配方式分为三种：
- 分页存储管理
- 分段存储管理
- 段页式存储管理
一、分页存储管理方式
1、分页结构
分页存储方式引出了三个概念，一个叫页面（在页表中对应页号），一个叫物理块（在页表中对应块号），一个叫页表。
- 页面：指的是将程序按逻辑地址空间分成若干个页，每个页的大小是相同的，给他们编号得到页号。
- 物理块：指的是将程序的实际物理地址空间分成若干个块，给他们编号得到块号。
- 页表：系统为每一个进程建立了一张页面和物理块的映射表。
结构如下：
这里我们不妨先分析一下，这样的结构有哪些优势和问题。
优势在于，通过将逻辑地址和物理地址分开划分，然后设置映射建立联系的方式，我们可以实现程序在内存上的离散存储。
劣势在于，页面固定的情况下，总会出现程序填不满完整的一个页面的情况，那样也会出现“碎片”现象，我们称之为“页内碎片”，同时，增加映射关系也会增加我们的访问成本。
前人大佬当然也想到了这一点， 大佬们发现如果仅仅采用页表来映射逻辑地址和物理地址的关系，那么，在程序运行的过程中CPU每一次存取一个数据的时候，都要先去内存访问页表，获得块号，然后将其与页内偏移量拼接，形成物理地址；获得物理地址后再去内存处理数据。这样一来处理速度降低了将近1/2。
这当然不行，于是大佬们提出了“快表”的概念。也就是设立一个处理速度很快的高速缓冲寄存器，用来存放一些当前程序正在访问的那些页表项，CPU每次访问的时候，先去快表里面找找有没有“捷径”，如果有，就直接访问得到块号；如果没有，再去内存读取，读取后将这个新的被访问页表放到快表中；如果快表满了，那么就从快表中找出最少使用的页表和这个新页表交换，我们称之为更新快表。
那既然有了新的机制，当然我们也需要一些方法来判断这个机制是否有用，所以我们引出了访问内存的有效时间的概念，具体的公式和结果比较，大家可以通过《操作系统》等书籍了解。
最后，分页存储还有一个好处就是页面是虚拟地址，我们可以设置一层，也可以设置很多层，针对难于找到大的连续空间的内存空间来存放页表的问题，我们就可以使用多级页表如图（图片来源：https://blog.csdn.net/ergouge/article/details/7460058）
二、分段存储管理方式
首先我们依然要知道，为什么要引入分段存储管理方式，毕竟分页管理已经可以做到将数据离散存放。引入分段存储管理的原因，一方面是将程序分成若干个程序段后，可以使程序更直观；另一方面，分段实现和满足了信息共享，信息保护，信息动态增长等需要。简单来说就是方便编程。
那么分段的方式是怎样的呢？
分段存储福管理方式中，作业的地址空间被划分为若干个段，每个段定义了一组逻辑信息。系统为每一个分段分配一个连续的分区。同时引入段表的概念，段表表示了逻辑段和物理地址的映射。
三、段页式存储管理方式
段页式存储管理其实就是把分段和分页原理结合，即先将用户程序分成若干个段，然后再将每个段分为若干个页，并为每一个段赋予一个段名。