MMU详解：存储管理器的工作原理

MMU的详细资料 MMU（Memory Management Unit，内存管理单元）是计算机系统中一种重要的硬件组件，负责管理计算机的内存资源。下面我们将详细介绍MMU的概念、作用、分类、实现机制和应用场景。 1.为什么需要MMU？ 随着计算机技术的发展，计算机系统中的内存需求不断增加，但是内存的容量和速度却受到技术限制。为了解决这个问题，计算机系统引入了存储器层次结构，包括高速缓冲存储器（Cache Memory）、主存（RAM）和磁盘存储器。MMU的任务是记录哪些内存在使用，哪些内存是空闲的，在进程需要时为其分配存储器，在进程使用完后释放存储器，而在主存太小无法装入所有的进程时，管理主存和磁盘间的交换。 1.1 存储管理的概念 存储管理是操作系统中的一项重要任务，负责管理计算机系统中的内存资源。存储管理的主要任务包括记录内存的使用情况、分配内存、释放内存和管理主存和磁盘间的交换。 1.2 基本的存储管理系统分类 存储管理系统可以分为两类：交换和分布系统（swapping and paging）和不移动进程的系统。交换和分布系统会在主存和磁盘间移动进程，以释放内存空间，而不移动进程的系统则不会移动进程，更加简单。 2. MMU的作用 MMU的主要作用是： * 记录内存的使用情况 * 分配内存 * 释放内存 * 管理主存和磁盘间的交换 MMU可以减少进程之间的内存冲突，提高计算机系统的稳定性和安全性。 3. MMU的分类 根据实现机制的不同，MMU可以分为两类：软件MMU和硬件MMU。软件MMU是通过软件实现的MMU，硬件MMU是通过硬件实现的MMU。 4. MMU的实现机制 MMU的实现机制主要有两种：分页式存储管理和分段式存储管理。分页式存储管理将内存分割成固定大小的页，每个进程的地址空间被分割成多个页。分段式存储管理将内存分割成固定大小的段，每个进程的地址空间被分割成多个段。 5. MMU的应用场景 MMU广泛应用于各种计算机系统中，包括个人计算机、服务器、嵌入式系统等。在这些系统中，MMU扮演着非常重要的角色，负责管理计算机系统中的内存资源。 FAQ： Q：在64位系统中，没有了最大内存4G的限制，如果我拥有500G的内存，那么我还需要从硬盘的文件系统上面调入进程到内存来执行吗？ A：不需要，从硬盘的文件系统上面调入进程到内存来执行是因为内存不足，无法装入所有的进程。如果拥有足够的内存，当然可以直接放在内存上面。 Q：什么是SWAPPING？ A：SWAPPING是存储管理的一种策略，将进程从磁盘上调入主存，并在主存中运行一段时间，然后把它存回磁盘。 Q：什么是虚拟存储器？ A：虚拟存储器是一种存储管理策略，使程序可以在只有一部分被调入主存的情况下运行。