操作系统----内存管理

    我打算基于一个简单的计算机系统模型，来学习理解一些操作系统的基础概念。

    简单的计算机系统模型：CPU执行指令，而存储器系统为CPU存放指令和数据。在简单模型中，存储器系统是一个线性的字节数组，而CPU能够在一个常数时间内访问每个存储器位置。

    我打算从没有内存管理开始说起，一步步构建起目前的操作系统的内存管理方式出来。

    一：无内存管理。

    缺少内存抽象，并不一定会导致电脑爆炸，系统奔溃.....一些嵌入式系统和智能卡系统当中，缺少内存抽象的情况，还是很常见的，像我初中时的MP3啊，现在高级一点的洗衣机微波炉啊。这样的设备都已经完全被软件控制，它们的软件是刻写在ROM（read-only memory只读）上的。这样，软件都采用访问绝对内存地址的寻址方式，也能正常工作。原因是所有运行的程序都是可以事先确定的。洗衣机不会放歌，也不会突然让你选择加热模式....

    早起的计算机当中，程序都是找物理内存的，也就是说，程序在运行时访问的地址，都是物理地址。

    这样的嵌入式系统，和“远古”时期的计算机，之所以能够在缺少内存抽象的情况下，还能如人所愿正常运行。我们可以看出，是因为，所需功能简单。

    那么问题来了，现在的计算机，都要求能够“同时”“伪并发or真物理多并发”的运行多道程序，这样CPU的利用率才高，在只能直接访问物理内存地址的情况下，显然存在一些问题。  

            1；内存使用效率低；

            2；地址空间不隔离；

            3；程序运行的地址不确定；

    举个例子，先人想在没有内存抽象的情况下，强行装逼，运行多个程序。也不是不可能，操作系统只需要将当前内存中所有内容保持到硬盘文件中，然后把下一个程序读入到内存中再运行即可。只要在某一个时间内只有一个程序在内存中，自然就不会有冲突。

    IBM 360 的早期模型，尝试采用了特殊硬件

页面置换算法

    当发生  缺页中断  时，程序就暂时无法运行下去，需要将下一步所要执行的程序，换到内存中去。当此时  所有页框都已满，就需要叫目前在 页框 中的内容拿出来，将现在导致 缺页中断 的东西拿到 空出来的 页框 里去。

    当然，如果要换出的页面在内存（页框）驻留期间被修改过，那么把它给记录下来。如果没有被修改过，那就不用记录了，直接覆盖就OK了。

    当发生 缺页中断 时，虽然可以随便选一个 页面 来置换。但为了提高系统效率，我们总是希望，所置换的页面，是最不常用的。试想，如果将一个 频繁使用的页面给置换了，过不了多久，又要置换回来，岂不是造成了效率的浪费？？

    另外值得一提的是，页面置换，可以视作一类问题的通解来看待。如Web服务器。服务器可以把一定数量的经常访问的Web页面存放在存储器的高速缓存中。如果存储器已满，并且服务器要求访问一个不在高速缓存中的页面时，就必须要置换高速缓存的某个Web页面，那么问题来了，置换哪一个呢？

    下面开始介绍页面置换算法：

    按这样的逻辑介绍：最容易想到的FIFO（First-In First-Out先进先出）算法，到最理想化最完美的 最优页面置换算法，在解释最优页面置换算法为什么难以实现之后，介绍它的近似算法--LRU（Least Recently Used 最近最少使用）页面置换算法。LRU页面置换算法是 最优置换算法的近似，但它的实现仍然不咋好，就继续近似，有了 Clock算法。

   小结一下，有如下页面置换算法：

                                             1.FIFO先入先出页面置换算法

                                             2.最优页面置换算法

                                             3.LRU 最近最少使用算法（最优的近似）

                                             4.Clock算法（LRU的近似）