单个线程的状态与进程状态非常类似。线程有一个程序计数器（PC），记录程序从哪里获取指令。每个线程有自己的一组用于计算的寄存器。所以，如果有两个线程运行在一个处理器上，从运行一个线程（T1）切换到另一个线程（T2）时，必定发生上下文切换（context switch）。线程之间的上下文切换类似于进程间的上下文切换。对于进程，我们将状态保存到进程控制块（Process Control Block...
数字设备公司（DEC）在 20 世纪 70 年代末推出了 VAX-11 小型机体系结构。该系统的操作系统被称为 VAX/VMS（或者简单的 VMS），其主要架构师之一是 Dave Cutler，他后来领导开发了微软 Windows NT 只讲重点，直接看原文就行 分段的 FIFO 防止有“自私贪婪的内存”（memory hog）—— 一些程序占用大量内存， 使其他程序难以运行。 每个...
由于内存压力（memory pressure）迫使操作系统换出（paging out）一些页，为常用的页腾出空间。确定要踢出（evict）哪个页（或哪些页）封装在操作系统的替换策略（replacement policy）中。 这章讲的是 cache，就是加速硬盘读取，以页为单位，在内存中创建硬盘页的缓存 缓存管理 将物理内存页作为硬盘内存页的缓存cache 能直接从物理内存页中找到即...
交换空间 在硬盘上开辟一部分空间用于物理页的移入和移出。一般这样的空间称为交换空间（swap space）。 存在位 当硬件在 PTE 中查找时，可能发现页不在物理内存中。硬件（或操作系统，在软件管理 TLB 时）判断是否在内存中的方法，是通过页表项中的一条新信息，即存在位（present bit）。如果存在位设置为 1，则表示该页存在于物理内存中，并且所有内容都如上所述进行。如果...
假设一个 32 位地址空间（232 字节）， 4KB（212 字节）的页和一个 4 字节的页表项。一个地址空间中大约有一百万个虚拟页面（232/212）。乘以页表项的大小，你会发现页表大小为4MB。回想一下：通常系统中的每个进程都有一个页表！有一百个活动进程（在现代系统中并不罕见），就要为页表分配数百兆的内存！ 简单的解决方案：更大的页 再以 32 位地址空间为例，但这次假设用 16KB...
对每次内存访问，硬件先检查 TLB，看看其中是否有期望的转换映射，如果有，就完成转换（很快），不用访问页表 （其中有全部的转换映射）。因此，更好的名称应该是地址转换缓存（address-translation cache）。 TLB 的基本算法 TLB 命中（TLB hit）,直接取 TLB 未命中，硬件访问页表来寻找转换映射，并用该转换映射更新 TLB，当 TLB 更新成功后，系统会...
一个简单例子 在这个例子中，有 8 个页帧（由 128 字节物理内存构成，也是极小的） 为了记录地址空间的每个虚拟页放在物理内存中的位置，操作系统通常为每个进程保存一个数据结构，称为页表（page table）。页表的主要作用是为地址空间的每个虚拟页面保存地址转换（address translation） 为了转换（translate）该过程生成的虚拟地址，我们必须首先将它分成两个...
要满足变长的分配请求，应该如何管理空闲空间？什么策略可以让碎片最小化？不同方法的时间和空间开销如何？ 假设 通过 malloc()和 free()分配释放内存 只有外部碎片 分配后不能移动，大小固定 底层机制 空闲链表 分割： 合并： 追踪已分配空间的大小 为每块分配的空间添加头块，实际占用空间是头块大小加上分配大小。 头块包括分配大...
结合上一篇文章，堆和栈之间有一大块“空闲”空间，如果没被使用，也占用了物理内存。如果虚拟内存地址空间很大，对物理内存也是极大的浪费，回想一下，进程确实有权力拥有这么大的空间，最大可以拥有最大段大小的地址空间，进程完全可以声明自己需要这么大空间，但可能不会使用，操作系统总得给它预留这么多。 分段：泛化的基址/界限 为了降低物理内存浪费，我们对段做细分，原来每个进程对应一个段，现在让每个进程...
高效、灵活地虚拟化内存。需要一种基于硬件的地址转换（hardware-based address translation），简称为地址转换（address translation）。将指令中的虚拟（virtual）地址转换为数据实际存储的物理（physical）地址。 虚拟地址映射 用户进程在物理内存中并不是从 0 地址开始的 动态（基于硬件）重定位(dynamic relocat...