为什么我们可以在系统中打开多个软件而不担心内存不足?

luoyjx · 2019-05-28 22:22 · 118次阅读

这是来自阅读 《许世伟的架构课》软件运行机制及内存管理 章节的笔记。


这是保护模式的作用了。保护模式下,内存访问不再是直接通过物理内存,而是基于虚拟内存。虚拟内存模式下,整个内存空间被分成很多个连续的内存页。每个内存页大小是固定的,比如 64K。

这样,每次 CPU 访问某个虚拟内存地址中的数据,它都会先计算出这是要访问哪个内存页,然后 CPU 再通过一个地址映射表,把虚拟的内存地址转为物理的内存地址,然后到这个物理内存地址去读取数据。地址映射表是一个数组,下标是内存页页号,值是该内存页对应的物理内存首地址。

当然,也有可能某一个内存页对应的物理内存地址还不存在,这种情况叫缺页,没法读取数据,这时 CPU 就会发起一个缺页的中断请求。

这个缺页的中断请求会被操作系统接管。发生缺页时,操作系统会为这个内存页分配物理的内存,并恢复这个内存页的数据。如果没有空闲的物理内存可以分配,它就会选择一个最久没有被访问的内存页进行淘汰。

当然,淘汰前会把这个内存页的数据保存起来,因为下次 CPU 访问这个被淘汰的内存页时一样会发生缺页中断请求,那时操作系统还要去恢复数据。

通过这个虚拟内存的机制,操作系统并不需要一上来就把整个软件装进内存中,而是通过缺页中断按需加载对应的程序代码片段。多个软件同时运行的问题也解决了,内存不够用的时候,就把最久没有用过的内存页淘汰掉,腾出物理内存出来。

划重点

操作系统在运行软件时,通过缺页中断的机制去逐步装载软件到内存中。

在软件运行时,分配内存和这种机制其实也是比较类似的,这样其实就不会在最先开始加载很多内存了。

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