ULK条目式笔记_2
26. 虚拟内存(virtual memory)是硬件内存管理单元(MMU)和应用程序内存请求的一个逻辑层。具有如下作用：a. 支持多个进程并发执行；b. 可以运行内存需求量大于物理内存上限的应用程序；c.进程可以执行只有部分代码在内存中的应用程序；d. 所有进程可以共享一个库或者应用程序的内存镜像(memory image)；e. 应用程序可以再定址(relocatable)，可以放置在物理内存的任意位置；f. 程序员可以编写机器无关代码，无需考虑物理内存组织的问题。
27. 虚拟地址空间(virtual address space)是内存子系统的要素。内核和MMU一起把进程使用的虚拟地址转化 为物理内存地址。现代的CPU可以已经包含了完成此工作的硬件单元。
28. 可用的RAM通常被分割为4KB或者8KB的页帧(page frames)，并使用页表(Page Tables)来描述虚拟地址和物理地址的对应关系。
29. 随机访问内存(RAM)通常被分为两部分， 一小部分用于存储内核镜像(内核代码和内核静态数据结构），其余地给虚拟内存系统(virtual memory system)通过以下三种方式进行使用: a. 用于内核请求的缓冲区、描述符和其它动态内核数据结构；b. 用于进程请求的通用内存区域和文件映射内存；c. 通过caches从硬盘和其它带缓冲区设备获得更好的性能。
30. 当可用内存的某些关键阀值到达时， 页帧回收算法会被调用，从而释放额外的内存。
31. 内存碎片（memory fragmention)是虚拟内存系统必须解决的问题。内核通常强制使用连续的内存区域，所以即使多个内存碎片的总和大于内核的内存请求， 内存分配也可能失败。
32. 内核内存分配器(Kernel Memory Allocator)应该具有如下特征：a. 速度快；b. 最小化地浪费内存；c. 尽可能减少内存碎片；d. 兼容其它内存管理子系统（具有从这些系统借用和释放页帧的能力)。
33. 常见的KMA包括: Resource map allocator, Power-of-two free lists, McKusick-Karels allocator, Buddy System, Mach's Zone allocator, Dynix allocator, Solaris's Slab allocator。 Linux的KMA是在buddy system上面使用Slab allocator。
34. 当一个进程通过exec()执行一个程序时， 内核会给该进程提供一定的虚拟地址空间， 该空间用于以下用途：a. 程序的可执行代码；b. 程序的初始化数据；c. 程序未初始化的数据 ；d. 初始程序堆栈（如用户态栈User Mode Stack)；e. 所需共享库的可执行代码和数据；f. 堆(程序动态请求的内存)。
35. 请求调页(demand paging）是近代Uinx操作系统采取的内存分配策略。通过这种策略， 进程 可以在没有页在物理内存的情况下执行程序 。 当进程访问这样的页时， MMU会产生一个异常， 异常处理函数会找到有效的内存区域并分配一个页，同时进行初始化。malloc()、brk()系统调用 也是类似的工作方式。
36. 带复制写(Copy On Write)也是虚拟地址空间所允许的内存分配策略。 如在创建一个新的进程时（fork)， 内存只是把父进程的页帧赋给子进各一的地址空间， 但相应的权限被标记为只读， 当子进程试图修改父进程页帧的内容时， 会抛出一个异常， 异常处理函数会为子进程分配新的页帧并用父进程的页帧初始化它。
37. 为了解决磁盘和其它块设备访问速度慢的问题， 一部分可用的物理内存被用途cache。sync()用于磁盘同步（即写及时写回脏的缓冲dirty buffers)。
38. 设备驱动(device drivers)是内存和I/O设备交互的桥梁。设备驱动由控制一个或多个设备的数据结构和功能控制函数组成。
39. 内核提供特定的接口跟设备驱动交互，这种方法的好处在于：a. 与具体设备相关的代码可以封装在一个模块中；b.通过内核提供给驱动的接口，而不必了解内核源代码，设备 厂商就可以添加新的设备；c. 内核通过相同的接口处理所有的设备；d. 设备驱动可以动态地加载和卸载。
40. 用户态的程序是这样操作硬件设备的：需要操作硬件设备的用户态程序通过内核提供的文件系统调用(read, write,etc.)操作/dev下的文件， 这些文件对应的就是具体的设备的驱动接口， 内核会把相应的文件操作转化为针对该设备的具体的操作。
41. 在80 x 86微处理器中，需要区分三种类型的内存地址：a. 逻辑地址(Logical address)；b. 线性地址(Linear address)；c. 物理地址(Physical address)。
42. 逻辑地址， 通常包含在机器语言指令中，用于指明操作数或者 指令的地址。每个逻辑地址由段(segment)和偏移量(offset)组成。
43. 线性地址,即前面所说的虚拟地址(virtual address)， 一个32位的无符号整数可以用于4GB(约4,294,967,296个内存单元)的内存寻址。用十六进制数表示的范围为0x00000000到0xffffffff。
44. 物理地址，用于在内存芯片中定位内存单元。对应于从微处理器(microprocessor)的管脚(pins)地址发送到内存总线(memory bus)的电子信号。 物理地址通常用一个32位或者36位的无符号整数表示。
45. 逻辑地址到物理地址的转换过程：首先是内存管理单元(MMU)通过一个段单元(segmentation unit)的硬件元件把逻辑地址转化为线性地址， 接着由页单元(paging unit)的硬件元件把线性地址转化为物理地址。
46. 内存仲裁器(memory arbiter)是位于总线和各个 内存芯片之间的硬件元件，它的作用是控制内存芯片的访问。 当内存芯片空闲时，它授权一个对该内存的访问请求，而当内存芯片繁忙时， 它延迟对该内存芯片的访问请求。
47. 在多处理器系统中， 所有的CPU通常共享相同的内存， 各个CPU对内存的并发访问通过内存仲裁器协调完成；在单处理器系统中， CPU和DMA(Direct Memory Access)对内存的并发访问也由内存仲裁器协调完成。
48. 实模式(real mode)和保护模式(protected mode)是Intel 微处理器从80286模式开始的用于执行地址转化的两种 不同的方式。实模式的存在是为了兼容以前老的模式和允许操作系统自举(bootstrap)。
49. 一个逻辑地址由两部分组成: 段标志符(segment identifier)和用于指明段内相对地址的偏移量(offset)。
50. 段标志符，也叫做段选择子(Segment Selector)，对应一个16位的域；常见的格式为：第0位和第1位对应请求优先级别(RPL, Request Privilege Level)，第2位对应表指示器(Table Indicator)， 第3位到第15位对应索引index。
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