程序的載入過程

假如有乙個可執行程式，它有自己的大小。將可執行程式載入到記憶體空間有各種方法，以下是我們便於理解的一種方法。

如上圖，如果想再載入乙個程式進去，理論上空間夠用，但實際上放不進去，因此這種管理方案浪費的記憶體較大，會產生外部碎片。

因此我們可以使用頁表來對記憶體進行管理，下圖是使用頁表的方法。

頁表：作業系統會為每乙個程序維護乙個頁表，頁表主要記錄其載入時每個塊對應的頁號。

分頁的特點：不要求所有的塊連續，可以避免外部碎片，但是會產生內部碎片。

由上圖，分頁將物理記憶體上的空間劃分為很小的區塊，這個區塊成為頁。記憶體上的程式使用完後釋放，再迴圈使用，可以提高空間使用率。

假如上圖的記憶體有20個區塊，可執行程式有5個區塊，則記憶體可以載入20/5=4個程式，此時記憶體就已經使用完了。當記憶體空間不夠用的時候，就使用虛擬記憶體。

虛擬記憶體：

概念：虛擬記憶體是在磁碟空間開闢空間作為記憶體的乙個補充。

程序可以一部分駐留在記憶體上，而其他部分儲存在虛擬記憶體上。

虛擬記憶體的優點：

1、作業系統同時執行的程序數量會大幅提公升。

2、作業系統可以執行比記憶體空間大的多的程序。

接下來詳細描述一下程序的載入過程：

當乙個程式載入到記憶體時，剛開始只載入0號塊，剩下的塊暫時不會訪問到，不用載入到記憶體，放在虛擬記憶體上就可以。因此上圖記憶體可以同時載入20塊，即20個程式。假如系統有3g的記憶體，第乙個程序只佔4k，其他剩餘的3g-4k的記憶體可以載入其他程式。

但是當去記憶體訪問0號塊完畢時，如果要訪問1號塊，但此時1號塊不在記憶體上而在虛擬記憶體上，此時就會發生頁中斷（頁錯誤）。此時cpu無法執行，中斷處理程式會掃瞄虛擬記憶體，然後找到1號塊所在的虛擬記憶體的空間，將其載入到記憶體，cpu再次掃瞄，程式正常執行。

使用虛擬記憶體這種管理方式的缺點是浪費時間，中斷處理程式執行時，cpu需要等待，會浪費時間。

接下來講乙個名詞，叫做系統抖動

系統抖動概念：在請求分頁儲存管理中，從記憶體剛剛換出某一頁面後，根據請求又馬上換入該頁，這種反覆換入換出的現象，叫系統抖動，或系統顛簸。

系統抖動是因為頁錯誤太多，頻繁出現頁中斷，浪費cpu大部分時間。

為了降低系統抖動，降低頁錯誤次數，就要使用頁面置換演算法（fifo），原則是先進先出，但這種演算法只是在按順序訪問位址空間時是理想的。因此我們可以使用另一種演算法，即最近最久未使用演算法（lru），它是置換最近過去一段時間最久未使用的頁面。