进程管理-状态转换图

前驱图

进程同步机制

进程互斥机制

信号量机制

PV操作实现前驱操作

死锁产生的必要条件

死锁的处理策略

银行家算法

存储管理

内存的分配与回收

首次适应算法

最佳适应性算法

最差适应性算法

邻近适应性算法（更加均匀）

分页存储管理

分段存储管理

一、先搞懂：分段是啥？

分页是硬件视角的划分，把内存切成固定大小的 “页框”，程序也跟着切成等大的 “页”，完全不关心程序的逻辑结构。

而分段是软件视角的划分，它完全跟着程序的逻辑结构走：

• 一个程序天然就由多个逻辑部分组成：比如主程序段、数据段、栈段、代码段、共享库段……
• 分段存储管理，就是把这些逻辑上独立的部分，各自作为一个独立的 “段” 来管理，每个段的大小可以不一样，由它本身的逻辑大小决定。

举个生活化的例子：

• 分页就像把一本小说强行按固定页数裁成一张张纸，不管你是章节开头还是结尾，一刀切。
• 分段就像把小说按 “章节”“附录”“注释” 分开装订，每一部分是一个独立的段，长短由内容决定。

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二、分段的地址转换逻辑

和分页类似，分段的逻辑地址也被分成两部分，但含义完全不同：逻辑地址 = 段号(S) + 段内地址(偏移量d)

1. 段号 (S)：标识这个地址属于哪个逻辑段（比如第 0 段是代码段，第 1 段是数据段）。
2. 段内偏移量 (d)：在这个段内部，距离段起始位置的字节数（和分页的 “页内偏移量” 作用类似，但它的上限是当前段的长度，不是固定的页大小）。

转换过程：

1. 先根据段号S，查进程的段表（每个进程一张，记录每个段的基地址、长度、权限等）。
2. 检查段内偏移量d是否超过该段的长度：
   • 若超过 → 越界错误，触发中断。
   • 若合法 → 取出该段的基地址（物理起始地址）。
3. 物理地址 = 段的基地址 + 段内偏移量d。

三、分段 vs 分页：核心区别对比

表格

对比维度	分页存储管理	分段存储管理
划分依据	硬件视角，按固定大小划分，和程序逻辑无关	软件 / 用户视角，按程序的逻辑模块划分
块 / 段大小	固定（比如 4KB），所有页 / 页框大小相同	不固定，由段本身的逻辑大小决定
地址结构	页号 + 页内偏移量（偏移量上限固定）	段号 + 段内偏移量（偏移量上限由段长决定）
碎片问题	只有页内碎片（每个页最后剩下的空间，最大为页大小 - 1），无外部碎片	有外部碎片（内存被不同大小的段分割后，中间留下的零散空间无法被利用），无内部碎片
共享与保护	共享和保护的粒度是 “页”，不够灵活，无法按逻辑模块单独控制	共享和保护的粒度是 “段”，天然支持按逻辑模块控制（比如代码段只读、数据段可读写）
用户可见性	页对用户透明，用户不需要知道分页的存在	段对用户可见，用户 / 编译器需要明确划分段

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四、一句话总结区别

• 分页是 “为了内存利用率”，强行把程序和内存切成固定大小的块，解决外部碎片问题，但破坏了程序的逻辑结构。
• 分段是 “为了程序逻辑”，按模块把程序分成大小不一的段，方便共享、保护和模块化管理，但会产生外部碎片。

段页式存储管理

先分段、后分页先按程序逻辑分成若干段（像分段），再把每一个段内部，再切成固定大小的页（像分页）。兼顾分段的逻辑优点 + 分页无外部碎片的优点。

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一、地址结构（逻辑地址分成 3 部分）

逻辑地址 = 段号 S + 页号 P + 页内偏移 W

• 段号：属于哪个逻辑段（代码段、数据段、栈段）
• 页号：在这个段里面的第几页
• 页内偏移 W：页内部第几个字节（和分页完全一样）

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二、怎么转换地址（两步查表）

1. 查段表用段号 S 查段表，得到：

• 该段的页表起始地址
• 段长、权限、越界检查

1. 查页表用段内页号 P 去该段对应的页表，查出物理页框号

2. 拼接物理地址物理地址 = 页框号 × 页大小 + 页内偏移 W

特点：每个段，都有自己独立的一张页表

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三、三者极简对比（分页 / 分段 / 段页式）

表格

方式	划分方式	地址结构	有无外部碎片	逻辑结构
分页	系统硬性等分，跟程序逻辑无关	页号 + 页内偏移	无外部碎片，只有页内碎片	不尊重程序逻辑
分段	按程序逻辑分，段大小不等	段号 + 段内偏移	有外部碎片	完全贴合程序模块
段页式	先逻辑分段，每段再分页	段号 + 页号 + 页内偏移	无外部碎片	贴合程序逻辑

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四、段页式解决了什么问题

1. 保留分段好处：

• 按逻辑模块划分（代码、数据、栈分离）
• 方便按段共享、按段权限保护

1. 保留分页好处：

• 内存不用连续，无外部碎片
• 内存利用率高

1. 代价：

• 地址转换要查两次表（段表→页表），速度慢一点
• 硬件 MMU 更复杂

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五、超通俗大白话版

• 分页：把整本书一刀切，切成一样大的纸，不管章节。
• 分段：把书按章节拆开，每章长短不一样，放书架要占连续位置。
• 段页式：先按章节拆开（分段），再把每一章单独裁成一样大的小纸片（分页）既能按章节管理，又不用连续书架位置，还没零碎空位浪费。

页面置换算法

（最佳OPT）

（先进先出FIFO）

（最近最久未使用LRU）

补充

1. 普通分段 为什么有外部碎片？

纯分段：程序分好几个逻辑段（代码段、数据段、栈段）👉 每一个段，必须在物理内存里占一整块连续空间

比如：代码段要 20KB、数据段要 30KB系统必须给它找连续 20KB、连续 30KB 的整块空闲内存。

久而久之内存被切得零零碎碎：总空闲内存够，但没有一块连续大空间放一个完整段👉 这就是外部碎片，没法利用零散小空闲块。

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2. 段页式 做了什么关键改变？

段页式流程：

1. 先按逻辑分 段（代码段、数据段… 跟普通分段一样）
2. 但是：这个段不需要物理上连续！
3. 把这个段内部切成固定大小的页
4. 每一个页，可以放到内存任意一个零散的页框里

重点一句话：✅ 段只是逻辑上的整体，物理上拆成一堆离散的页，散落放在内存各个角落

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3. 为什么就能利用零散碎片？

内存里有很多零散、不连续的小空闲块（比如很多个 4KB 空位）：

• 纯分段：不行，放不下任何一个完整段，浪费
• 段页式：我不用给你整个段分配连续空间我只需要一个一个页，随便往这些零散 4KB 空位里塞就行

👉 把大的逻辑段，拆成无数小页，吃掉所有零散碎片这就彻底消灭了外部碎片

只剩下页内碎片（每页最后一点点浪费），很小、可控。

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4. 用大白话举例秒懂

假设：你要存一本「小说」（整个程序）里面分 3 章（3 个逻辑段）每一章内容很多。

• 纯分段：每一章必须整块连在一起放书架只剩很多零散小格子，放不下一整章 → 空间浪费

• 段页式：先分成第 1 章、第 2 章、第 3 章（分段）再把每一章撕成一张张同样大小的纸（分页）然后一张纸随便塞书架任意一个空小格子