内核态与用户态是操作系统的两种运行级别，intel cpu提供Ring0-Ring3三种级别的运行模式。Ring0级别最高，Ring3最低。
当一个任务(进程)执行系统调用而陷入内核代码中执行时，我们就称进程处于内核运行态(或简称为内核态)。此时处理器处于特权级最高的(0级) 内核代码中执行。当进程处于内核态时，执行的内核代码会使用当前进程的内核栈。每个进程都有自己的内核栈。当进程在执行用户自己的代码时，则称其处于用户运行态(用户态)。即此时处理器在特权级最低的(3级)用户代码中运行。
在内核态下CPU可执行任何指令，在用户态下CPU只能执行非特权指令。当CPU处于内核态，可以随意进入用户态；而当CPU处于用户态时，用户从用户态切换到内核态只有在系统调用和中断两种情况下发生，一般程序一开始都是运行于用户态，当程序需要使用系统资源时，就必须通过调用软中断进入内核态。
现象
1 压力测试过程中，发现被测对象性能不够理想，具体表现为：
进程的系统态CPU消耗20，用户态CPU消耗10，系统idle大约70
2 用ps -o majflt,minflt -C program命令查看，发现majflt每秒增量为0，而minflt每秒增量大于10000。
初步分析
majflt代表major fault，中文名叫大错误，minflt代表minor fault，中文名叫小错误。
这两个数值表示一个进程自启动以来所发生的缺页中断的次数。
当一个进程发生缺页中断的时候，进程会陷入内核态，执行以下操作：
检查要访问的虚拟地址是否合法
查找/分配一个物理页
填充物理页内容（读取磁盘，或者直接置0，或者啥也不干）
建立映射关系（虚拟地址到物理地址）
重新执行发生缺页中断的那条指令
如果第3步，需要读取磁盘，那么这次缺页中断就是majflt，否则就是minflt。
此进程minflt如此之高，一秒10000多次，不得不怀疑它跟进程内核态cpu消耗大有很大关系。
分析代码
查看代码，发现是这么写的：一个请求来，用malloc分配2M内存，请求结束后free这块内存。看日志，发现分配内存语句耗时10us，平均一条请求处理耗时1000us 。原因已找到！
虽然分配内存语句的耗时在一条处理请求中耗时比重不大，但是这条语句严重影响了性能。要解释清楚原因，需要先了解一下内存分配的原理。
内存分配的原理
从操作系统角度来看，进程分配内存有两种方式，分别由两个系统调用完成：brk和mmap （不考虑共享内存）。brk是将数据段(.data)的最高地址指针_edata往高地址推，mmap是在进程的虚拟地址空间中（一般是堆和栈中间）找一块空闲的。这两种方式分配的都是虚拟内存，没有分配物理内存。在第一次访问已分配的虚拟地址空间的时候，发生缺页中断，操作系统负责分配物理内存，然后建立虚拟内存和物理内存之间的映射关系。
在标准C库中，提供了malloc/free函数分配释放内存，这两个函数底层是由brk，mmap，munmap这些系统调用实现的。
下面以一个例子来说明内存分配的原理：
1进程启动的时候，其（虚拟）内存空间的初始布局如图1所示。其中，mmap内存映射文件是在堆和栈的中间（例如libc-2.2.93.so，其它数据文件等），为了简单起见，省略了内存映射文件。_edata指针（glibc里面定义）指向数据段的最高地址。
2进程调用A=malloc(30K)以后，内存空间如图2：malloc函数会调用brk系统调用，将_edata 指针往高地址推30K，就完成虚拟内存分配。你可能会问：只要把_edata+30K就完成内存分配了？事实是这样的，_edata+30K只是完成虚拟地址的分配，A这块内存现在还是没有物理页与之对应的，等到进程第一次读写A这块内存的时候，发生缺页中断，这个时候，内核才分配A这块内存对应的物理页。也就是说，如果用malloc分配了A这块内容，然后从来不访问它，那么，A对应的物理页是不会被分配的。
3进程调用B=malloc(40K)以后，内存空间如图3.
4进程调用C=malloc(200K)以后，内存空间如图4：默认情况下，malloc函数分配内存，如果请求内存大于128K（可由M_MMAP_THRESHOLD选项调节），那就不是去推_edata指针了，而是利用mmap系统调用，从堆和栈的中间分配一块虚拟内存。这样子做主要是因为brk分配的内存需要等到高地址内存释放以后才能释放（例如，在B释放之前，A是不可能释放的），而mmap分配的内存可以单独释放。当然，还有其它的好处，也有坏处，再具体下去，有兴趣的同学可以去看glibc里面malloc的代码了。
5进程调用D=malloc(100K)以后，内存空间如图5.
6进程调用free(C)以后，C对应的虚拟内存和物理内存一起释放
7进程调用free(B)以后，如图7所示。B对应的虚拟内存和物理内存都没有释放，因为只有一个_edata指针，如果往回推，那么D这块内存怎么办呢？当然，B这块内存，是可以重用的，如果这个时候再来一个40K的请求，那么malloc很可能就把B这块内存返回回去了。8进程调用free(D)以后，如图8所示。B和D连接起来，变成一块140K的空闲内存。
9默认情况下：当最高地址空间的空闲内存超过128K（可由M_TRIM_THRESHOLD选项调节）时，执行内存紧缩操作（trim）。在上一个步骤free的时候，发现最高地址空闲内存超过128K，于是内存紧缩，变成图9所示。
真相大白
说完内存分配的原理，那么被测模块在内核态cpu消耗高的原因就很清楚了：每次请求来都malloc一块2M的内存，默认情况下，malloc调用mmap分配内存，请求结束的时候，调用munmap释放内存。假设每个请求需要5个物理页，那么每个请求就会产生5个缺页中断，在2000的压力下，每秒就产生了10000多次缺页中断，这些缺页中断不需要读取磁盘解决，所以叫做minflt；缺页中断在内核态执行，因此进程的内核态cpu消耗很大。缺页中断分散在整个请求的处理过程中，所以表现为分配语句耗时（10us）相对于整条请求的处理时间（1000us）比重很小。
解决办法
将动态内存改为静态分配，或者启动的时候，用malloc为每个线程分配，然后保存在threaddata里面。但是，由于这个模块的特殊性，静态分配，或者启动时候分配都不可行。另外，Linux下默认栈的大小限制是10M，如果在栈上分配几M的内存，有风险。
禁止malloc调用mmap分配内存，禁止内存紧缩。
在进程启动时候，加入以下两行代码：
mallopt(M_MMAP_MAX, 0); // 禁止malloc调用mmap分配内存
mallopt(M_TRIM_THRESHOLD, -1); // 禁止内存紧缩
效果：加入这两行代码以后，用ps命令观察，压力稳定以后，majlt和minflt都为0。进程的系统态cpu从20降到10。
小结
可以用命令ps -o majflt minflt -C program来查看进程的majflt, minflt的值，这两个值都是累加值，从进程启动开始累加。在对高性能要求的程序做压力测试的时候，我们可以多关注一下这两个值。
如果一个进程使用了mmap将很大的数据文件映射到进程的虚拟地址空间，我们需要重点关注majflt的值，因为相比minflt，majflt对于性能的损害是致命的，随机读一次磁盘的耗时数量级在几个毫秒，而minflt只有在大量的时候才会对性能产生影响。
主存空间的分配与回收— 首次适应法 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.
南通大学操作系统实验课 实验报告 学生姓名 所在院系 专业 学号 指导教师 南通大学 2014年 5 月 16 日主存空间的分配与回收 ——首次适应法 一、实验目的 主存是中央处理机能直接存取指令和数据的存储器，能否合理而有效地使用它，在很大程度上将影响整个计算机系统的性能。 本实验主要熟悉主存的管理方法以及相应的分配与回收算法。所谓分配，就是解决多道程序或多进程如何共享主存空间的问题，以便各个进程能获得所希望的主存空间，正确运行。所谓回收，就是当进程运行完成时，将其所占用的主存空间归还给系统。 二、实验要求 采用空闲区链法管理空闲区，并增加已分配区表。分配算法采用首次适应法。 三、设计思路： （1）采用空闲区链法管理空闲区，并增加已分配区表。分配算法采用首次适应法（内存空闲区的地址按照从小到大的自然顺序排列），实现内存的分配与回收。 （2）设计一个进程申请序列以及进程完成后的释放顺序，实现主存的分配与回收。
（3）进行分配时应该考虑这样3种情况：进程申请的空间小于、等于或大于系统空闲区的大小。回收时应该考虑这样4种情况：释放区上邻、下邻、上下都邻和都不邻接空闲区。 （4）每次的分配与回收都要求把记录内存使用情况的各种数据结构的变化情况以及各进程的申请、释放情况显示出来。 四、主要思想 （1）输入主存空间的最大长度n创建最大长度总和为n的若干空闲区的主存空闲区链； （2）输入待存作业的长度x，从链头开始找第一个合适作业的空闲区：分区长度小于x时，指针后移，继续寻找；分区长度等于x时，分配空间， 修改作业分区；分区长度大于x时，分配空间，修改分区数据。 五、流程图 1.空闲区链的首次适应算法分配流程图 2.空闲区链的首次适应算法回收流程图 六、调试结果 1.内存的分配 2.内存的回收 3.内存清空 七、总结与感悟 说实话我操作系统学得不是很好，一开始看到题目觉得自己要完成这个实验有些难度。好在老师提醒书上有另一道类似题目的程序代码，另外书上也有首次适应法的流程图，可以给我们一些提示。之后我也参考了网上的相关资料，看看别人是如何实现的，他们都是怎么样的思路和方法，与我一开始的想法相比，比我精妙在哪里。最后自己调试时，遇到了许许多多问题和错误，请教了学得比较好的同学、经过不断的修改和完善之后，终于做完实验。 这次的实验使我了解到，平时对知识的积累相当重要，同时也要注重课上老师的讲解，老师在课上的延伸是课本上所没有的，这些知识对于我们对程序的编写有很大的作用，同时，编程也要求我们有足够的耐心，细细推敲。越着急可能就越无法得到我们想要的结果，遇到不会的问题要多多请教，知识是在实践与向别人请教的过程中积累的，所以问是至关重要的，只要肯下功夫很多东西都是可以完成的。操作系统这门课不但重要而且十分有用，我一定要下功夫把这门课学好。
第一招：关闭多余顺序 如果同时打开地文档过多或者运行地顺序过多，就没有足够地内存运行其他顺序.这时，对于多文档界面程序，如等，请关闭当前文档外地所有文档，并退出当前未使用地顺序，或许你就能够继续执行因“内存缺乏”而被中断地任务.资料个人收集整理，勿做商业用途 第二招：清除剪贴板中地内容 .清除系统剪贴板中地内容(存储复制或剪贴内容地剪贴板)点击“开始→顺序→附件→系统工具→剪贴板查看程序”编辑”菜单上，单击“删除”命令，系统弹出“清除剪贴板”对话框，单击“按钮.资料个人收集整理，勿做商业用途 .清除多重剪贴板中地内容(顺序提供地剪贴板)剪贴板”任务窗格(或工具栏(上，单击“全部清空”或“清空‘剪贴板’当清空“剪贴板”时，系统剪贴板也将同时被清空.资料个人收集整理，勿做商业用途 第三招：合理设置虚拟内存 如果没有设置虚拟内存，那么很容易收到内存缺乏”消息.点击“开始→设置→控制面板”双击“系统”系统属性”对话框中，单击“性能”选项卡，然后单击“虚拟内存”按钮.选中“让管理虚拟内存设置推荐)选项，将计算机中可作为虚拟内存使用地硬盘空间量设置为默认值.资料个人收集整理，勿做商业用途 第四招：增加可用磁盘空间 有四种方法可以增加磁盘地使用空间： .清空回收站. .删除临时文件.打开电脑”右键单击要释放其空间地磁盘，然后单击“属性”惯例”选项卡上，单击“磁盘清理”按钮，选中要删除地不需要地文件前地复选框进行整理.资料个人收集整理，勿做商业用途 .从磁盘中删除过期地文件或已存档地文件. .删除从未使用过地所有文件. 第五招：重新装置已损坏地顺序 如果仅仅是使用某个顺序时，系统提示内存缺乏，而其他顺序可以正常运行，那么可能地原因是该顺序文件被毁坏，从而导致内存缺乏地问题.请尝试删除偏重新安装该程序，然后重新运行该程序.如果系统不再提示内存缺乏，那么说明原顺序文件确实被损坏.资料个人收集整理，勿做商业用途 第六招：使用内存优化软件 内存优化软件有很多，比方和就比较出色.可以设置自动清空剪贴板、释放被关闭顺序未释放地内存，从而免除你手工操作地麻烦，达到自动释放内存地目地无妨一试.资料个人收集整理，勿做商业用途 第七招：重新启动计算机 如果只退出程序，并不重新启动计算机，顺序可能无法将内存资源归还给系统.运行重要顺序之前，请重新启动计算机以充分释放系统资源.资料个人收集整理，勿做商业用途 第八招：减少自动运行地顺序 如果在启动时自动运行地顺序太多，那么，即使重新启动计算机，也没足够地内存用来运行其他顺序.这时就需要清除一些不必要地系统自启动程序.点击“开始→运行”输入打开“系统配置实用顺序”窗口.单击“一般”选项卡，选中“选择性启动”复选框.去掉处置文件”和“加载启动项”前地复选框.打开“启动”选项卡，将不需要开机自动启动地顺序都勾除掉就好了资料个人收集整理，勿做商业用途 第九招：查杀病毒 系统感染电脑病毒也是导致内存缺乏地罪魁祸首.当系统出现“内存缺乏”错误时，请使用最
C++容器类 分类：C++2014-07-13 09:56 34人阅读评论(0) 收藏举报什么是容器 首先，我们必须理解一下什么是容器，在C++ 中容器被定义为：在数据存储上，有一种对象类型，它可以持有其它对象或指向其它对像的指针，这种对象类型就叫做容器。很简单，容器就是保存其它对象的对象，当然这是一个朴素的理解，这种“对象”还包含了一系列处理“其它对象”的方法，因为这些方法在程序的设计上会经常被用到，所以容器也体现了一个好处，就是“容器类是一种对特定代码重用问题的良好的解决方案”。 容器还有另一个特点是容器可以自行扩展。在解决问题时我们常常不知道我们需要存储多少个对象，也就是说我们不知道应该创建多大的内存空间来保存我们的对象。显然，数组在这一方面也力不从心。容器的优势就在这里，它不需要你预先告诉它你要存储多少对象，只要你创建一个容器对象，并合理的调用它所提供的方法，所有的处理细节将由容器来自身完成。它可以为你申请内存或释放内存，并且用最优的算法来执行您的命令。 容器是随着面向对象语言的诞生而提出的，容器类在面向对象语言中特别重要，甚至它被认为是早期面向对象语言的基础。在现在几乎所有的
面向对象的语言中也都伴随着一个容器集，在C++ 中，就是标准模板库（STL ）。 和其它语言不一样，C++ 中处理容器是采用基于模板的方式。标准C++ 库中的容器提供了多种数据结构，这些数据结构可以与标准算法一起很好的工作，这为我们的软件开发提供了良好的支持！ 通用容器的分类 STL 对定义的通用容器分三类：顺序性容器、关联式容器和容器适配器。 顺序性容器是一种各元素之间有顺序关系的线性表，是一种线性结构的可序群集。顺序性容器中的每个元素均有固定的位置，除非用删除或插入的操作改变这个位置。这个位置和元素本身无关，而和操作的时间和地点有关，顺序性容器不会根据元素的特点排序而是直接保存了元素操作时的逻辑顺序。比如我们一次性对一个顺序性容器追加三个元素，这三个元素在容器中的相对位置和追加时的逻辑次序是一致的。 关联式容器和顺序性容器不一样，关联式容器是非线性的树结构，更准确的说是二叉树结构。各元素之间没有严格的物理上的顺序关系，也就是说元素在容器中并没有保存元素置入容器时的逻辑顺序。但是关联式容器提供了另一种根据元素特点排序的功能，这样迭代器就能根据元素的特点“顺序地”获取元素。
课程设计 题目：主存空间的分配与回收 学生姓名： 学院：信息工程学院 系别：计算机系 专业：计算机科学与技术 班级：计算机 指导教师：副教授 副教授 2011年月日 内蒙古工业大学课程设计任务书（三） 学院（系）：信息学院计算机系课程名称：操作系统课程设计指导教师（签名）：专业班级：计算机09-2 学生姓名：学号：
目录 第一章背景研究 (1) 1.1课题简介 (1) 1.2 设计要求 (1) 1.3概念原理 (1) 1.4 环境说明和使用工具 (2) 第二章详细设计 (2) 2.1功能介绍 (2) 2.1.1分配函数发fenpei()的执行过程（最佳适应算法） (2) 2.1.2回收进程空间所占的函数free()的执行过程 (2) 2.2函数的规格说明 (3) 2.2.1打印分配表空闲表函数 print() (3) 2.2.2为进程分配空间函数 fenpei(char *c, struct node *p,struct node *f) (3) 2.2.3回收进程所占空间函数struct node * free(char *c, struct node *p,struct node *f) (3) 2.3 主要数据结构 (3) 2.4 流程图 (5) 第三章核心算法的实现 (6) 3.1 分配函数 (6) 3.2回收函数 (11) 第四章测试 (15) 4.1 预测试 (15) 4.2 实际运行结果（截图） (16) 第五章总结 (18) 参考文献 (25)
第一章背景研究 1.1课题简介 操作系统是当代计算机软件系统的核心，是计算机系统的基础和支撑，它管理和控制着计算机系统中的所有软、硬件资源，可以说操作系统是计算机系统的灵魂。操作系统课程是计算机专业学生必须学习和掌握的基础课程, 是计算机应用人员深入了解和使用计算机的必备知识, 是进行系统软件开发的理论基础，也是计算机科学与技术专业的一门理论性和实践性并重的核心主干课程。本课程的目的是使学生掌握现代计算机操作系统的基本原理、基本设计方法及实现技术，具有分析现行操作系统和设计、开发实际操作系统的基本能力。 通过本次课程设计熟悉主存空间的分配与回收，所谓分配，就是解决多道作业或多进程如何共享主存空间的问题。所谓回收，就是当作业运行完成时，将作业或进程所占用的主存空间归还给系统。采用可变式分区管理，使用最佳适应算法实现主存的分配与回收。深入研究此算法有助于我们全面的理解内存的分配原理，培养我们逻辑思维能力。 1.2 设计要求 设计多个作业或进程动态请求内存资源的模拟系统，使用最佳适应算法实现内存的分配与回收，实现可变式分区管理；设计相应的内存分配算法，定义相关数据结构，以及输出显示每次请求分配内存的结果和内存的已分配和未分配的状况。 1.3概念原理 可变式分区管理的原理：区域的大小及起始地址是可变的，根据程序装入时的大小动态地分配一个区域。保证每个区域之中刚好放一个程序。这样可以充分地利用存储空间，提高内存的使用效率。如果一个程序运行完毕，就要释放出它所占有的分区，使之变成空闲区。这样就会出现空闲区与占用区相互交错的情况。这样就需要P 表，F表来分别表示内存的占用区状态与空闲区的状态。
写代码的时候会碰到多维数组的内存分配和释放问题，在分配和释放过程中很容易出现错误。下面贴上一些示例代码，以供参考。 如果要给二维数组(m*n)分配空间，代码可以写成下面： char **a, i; // 先分配m个指针单元，注意是指针单元 // 所以每个单元的大小是sizeof(char *) a = (char **)malloc(m * sizeof(char *)); // 再分配n个字符单元， // 上面的m个指针单元指向这n个字符单元首地址 for(i = 0; i < m; i++) a[i] = (char *)malloc(n * sizeof(char)); （注意红色部分） 释放应该是： int i; for(i=0;i a = (char ***)malloc(m * sizeof(char **)); for(i = 0; i < m; ++i) a[i] = (char **)malloc(n * sizeof(char *)); for(i = 0; i < m; ++i) for(j = 0; j < n; ++j) a[i][j] = (char *)malloc(p * sizeof(char)); 释放代码为逆过程，具体代码为： int i,j,; for(i = 0; i < m; ++i) for(j = 0; j < n; ++j) free((void *)a[i][j]); for(i = 0; i < m; ++i) free((void *)a[i]); free((void *)a); 三维以上的多维数组的分配和释放，原理与上面的一样。 （转） C中如何为第二维长度固定的二维数组分配内存 linux下内存释放问题 细心的朋友会注意到,当你在linux下频繁存取文件后,物理内存会非常快被用光,当程式结束后,内存不会被正常释放,而是一直作为caching.这个问题,貌似有不少人在问,不过都没有看到有什么非常好解决的办法.那么我来谈谈这个问题. 先来说说free命令 [root@server ~]# free -m total used free shared buffers cached Mem: 249 163 86 0 10 94 -/+ buffers/cache: 58 191 Swap: 511 0 511 其中: total 内存总数 used 已使用的内存数 free 空闲的内存数 shared 多个进程共享的内存总额 buffers Buffer Cache和cached Page Cache 磁盘缓存的大小 -buffers/cache 的内存数:used - buffers - cached +buffers/cache 的内存数:free + buffers + cached 可用的memory=free memory+buffers+cached 有了这个基础后,能得知,我目前used为163MB,free为86,buffer和cached分别为10,94 那么我们来看看,如果我执行复制文件,内存会发生什么变化. [root@server ~]# cp -r /etc ~/test/ [root@server ~]# free -m total used free shared buffers cached Mem: 249 244 4 0 8 174 -/+ buffers/cache: 62 187 Swap: 511 0 511 在我命令执行结束后,used为244MB,free为4MB,buffers为8MB,cached为174MB,天呐都被cached吃掉了.别紧张,这是为了提高文件读取效率的做法. 引用 https://www.doczj.com/doc/0512924146.html,/archives/2007/09/linux_free.html "为了提高磁盘存取效率, Linux做了一些精心的设计, 除了对dentry进行缓存(用于VFS,加速文件路径名到inode的转换), 还采取了两种主要Cache方式：Buffer Cache和Page Cache。前者针对磁盘块的读写，后者针对文件inode的读写。这些Cache有效缩短了I/O系统调用(比如read,write,getdents)的时间。" 那么有人说过段时间,linux会自动释放掉所用的内存,我们使用free再来试试,看看是否有释放>? C++内置的数组支持容器的机制，但是它不支持容器抽象的语义。要解决此问题我们自己实现这样的类。在标准C++中，用容器向量（vector）实现。容器向量也是一个类模板。 标准库vector类型使用需要的头文件：#include 内存条的种类 老的内存有FPM、EDO、SDRM，后来的有DDR、DDR2、DDR3、RDRAM 目前能见到的内存有：SDR、DDR、DDR2 ,DDR3三类。比如说DDR 800后面所带的数字表示内存的频率，数字越高速度越快。 内存的价格非常不稳定，没办法讨论其性价比。 性能从低到高分别是：SDR DDR DDR2 DDR3 外观： SDR一般有两个缺口 DDR1的缺口比较靠外 DDR2的缺口比较靠中间 DDR2代和DDR3代的槽是一样的 其中DDR与DDR2的区别很不明显，DDR是184线接口，DDR2是240线接口，金手指比DDR的要密看标识，上面写的很清，下面用图片来直观的说一下其中的区别吧 延迟问题 在同等核心频率下，DDR2的实际工作频率是DDR的两倍。这得益于DDR2内存拥有两倍于标准DDR内存的4BIT预读取能力。换句话说，虽然DDR2和DDR一样，都采用了在时钟的上升延和下降延同时进行数据传输的基本方式，但DDR2拥有两倍于DDR的预读取系统命令数据的能力。也就是说，在同样100MHz的工作频率下，DDR的实际频率为200MHz，而DDR2则可以达到400MHz。 这样也就出现了另一个问题：在同等工作频率的DDR和DDR2内存中，后者的内存延时要慢于前者。举例来说，DDR 200和DDR2-400具有相同的延迟，而后者具有高一倍的带宽。实际上，DDR2-400和DDR 400具有相同的带宽，它们都是3.2GB/s，但是DDR400的核心工作频率是200MHz，而DDR2-400的核心工作频率是100MHz，也就是说DDR2-400的延迟要高于DDR400。 封装和发热量： DDR2内存技术最大的突破点其实不在于用户们所认为的两倍于DDR的传输能力，而是在采用更低发热量、更低功耗的情况下，DDR2可以获得更快的频率提升，突破标准DDR的400MHZ限制。 DDR内存通常采用TSOP芯片封装形式，这种封装形式可以很好的工作在200MHz上，当频率更高时，它过长的管脚就会产生很高的阻抗和寄生电容，这会影响它的稳定性和频率提升的难度。这也就是DDR的核心频率很难突破275MHZ的原因。而DDR2内存均采用FBGA封装形式。不同于目前广泛应用的TSOP封装形式，FBGA封装提供了更好的电气性能与散热性，为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了良好的保障。 DDR2内存采用1.8V电压，相对于DDR标准的2.5V，降低了不少，从而提供了明显的更小的功耗与更小的发热量，这一点的变化是意义重大的。 DDR2采用的新技术： 除了以上所说的区别外，DDR2还引入了三项新的技术，它们是OCD、ODT和Post CAS。 OCD（Off-Chip Driver）：也就是所谓的离线驱动调整，DDR II通过OCD可以提高信号的完整性。DDR II通过调整上拉（pull-up）/下拉（pull-down）的电阻值使两者电压相等。使用OCD通过减少DQ-DQS的倾斜来提高信号的完整性；通过控制电压来提高信号品质。 ODT：ODT是内建核心的终结电阻器。我们知道使用DDR SDRAM的主板上面为了防止数据线终端反射信号需要大量的终结电阻。它大大增加了主板的制造成本。实际上，不同的内存模组对终结电路的要求是不一样的，终结电阻的大小决定了数据线的信号比和反射率，终结电阻小则数据线信号反射低但是信噪比也较低；终结电阻高，则数据线的信噪比高，但是信号反射也会增加。因此主板上的终结电阻并不能非常好的匹配内存模组，还会在一定程度上影响信号品质。DDR2可以根据自已的特点内建合适的终结电阻，这样可以保证最佳的信号波形。使用DDR2不但可以降低主板成本，还得到了最佳的信号品质，这是DDR不能比拟的。 内核态与用户态是操作系统的两种运行级别，intel cpu提供Ring0-Ring3三种级别的运行模式。Ring0级别最高，Ring3最低。 当一个任务(进程)执行系统调用而陷入内核代码中执行时，我们就称进程处于内核运行态(或简称为内核态)。此时处理器处于特权级最高的(0级) 内核代码中执行。当进程处于内核态时，执行的内核代码会使用当前进程的内核栈。每个进程都有自己的内核栈。当进程在执行用户自己的代码时，则称其处于用户运行态(用户态)。即此时处理器在特权级最低的(3级)用户代码中运行。 在内核态下CPU可执行任何指令，在用户态下CPU只能执行非特权指令。当CPU处于内核态，可以随意进入用户态；而当CPU处于用户态时，用户从用户态切换到内核态只有在系统调用和中断两种情况下发生，一般程序一开始都是运行于用户态，当程序需要使用系统资源时，就必须通过调用软中断进入内核态。 现象 1 压力测试过程中，发现被测对象性能不够理想，具体表现为： 进程的系统态CPU消耗20，用户态CPU消耗10，系统idle大约70 2 用ps -o majflt,minflt -C program命令查看，发现majflt每秒增量为0，而minflt每秒增量大于10000。 初步分析 majflt代表major fault，中文名叫大错误，minflt代表minor fault，中文名叫小错误。 这两个数值表示一个进程自启动以来所发生的缺页中断的次数。 当一个进程发生缺页中断的时候，进程会陷入内核态，执行以下操作： 检查要访问的虚拟地址是否合法 查找/分配一个物理页 填充物理页内容（读取磁盘，或者直接置0，或者啥也不干） 建立映射关系（虚拟地址到物理地址） 重新执行发生缺页中断的那条指令 如果第3步，需要读取磁盘，那么这次缺页中断就是majflt，否则就是minflt。 此进程minflt如此之高，一秒10000多次，不得不怀疑它跟进程内核态cpu消耗大有很大关系。 分析代码 查看代码，发现是这么写的：一个请求来，用malloc分配2M内存，请求结束后free这块内存。看日志，发现分配内存语句耗时10us，平均一条请求处理耗时1000us 。原因已找到！ 虽然分配内存语句的耗时在一条处理请求中耗时比重不大，但是这条语句严重影响了性能。要解释清楚原因，需要先了解一下内存分配的原理。 内存分配的原理 从操作系统角度来看，进程分配内存有两种方式，分别由两个系统调用完成：brk和mmap （不考虑共享内存）。brk是将数据段(.data)的最高地址指针_edata往高地址推，mmap是在进程的虚拟地址空间中（一般是堆和栈中间）找一块空闲的。这两种方式分配的都是虚拟内存，没有分配物理内存。在第一次访问已分配的虚拟地址空间的时候，发生缺页中断，操作系统负责分配物理内存，然后建立虚拟内存和物理内存之间的映射关系。 实验三：内存管理 班级： 学号： 姓名： 一、实验目的 1.通过编写和调试存储管理的模拟程序以加深对存储管理方案的理解； 2.熟悉虚存管理的页面淘汰算法； 3.通过编写和调试地址转换过程的模拟程序以加强对地址转换过程的了解。 二、实验要求 1.设计一个请求页式存储管理方案（自己指定页面大小），并予以程序实现。 并产生一个需要访问的指令地址流。它是一系列需要访问的指令的地址。为不失一般性，你可以适当地（用人工指定地方法或用随机数产生器）生成这个序列。 2.页面淘汰算法采用FIFO页面淘汰算法，并且在淘汰一页时，只将该页在页 表中抹去。而不再判断它是否被改写过，也不将它写回到辅存。 3.系统运行既可以在Windows，也可以在Linux。 三、实验流程图 图1 页式存储管理程序参考流程 四、实验环境 硬件设备：个人计算机。 系统软件：windows操作系统，Visual C++6.0编译环境。 五、实验结果 说明：模拟产生35个指令地址，随机产生20个指令地址进行排队，假设主存中共有10个工作集页帧。将前9个指令调入内存，因为前9个指令中，页号为13的指令有两个，所以调入内存中共有8页。此时主存中还有两个空闲帧。此时按刚才随机顺序进行访问指令工作。前9页因都在主存中可直接调用。第10个随机地址为页号为5的指令，也在主存中，也可直接调用。页号为24,3因不在主存中，需要调用进主存。此时主存已满。然后主存需要进行调用页号为27号的指令，因主存已满，需要执行FIFO算法，将最先进入主存的页号为30的指令调出，将27号放入第1000000帧。以后需要调用的页面按照存在就无需调用，否则按FIFO原则进行调页工作。 六、实验感想 七、实验代码 #include 操作系统实验 内存的分配与回收 实验报告 一、实验题目：内存的分配与回收 二、实验内容：利用可变分区的首次适应算法，模拟内存的分配与回收。 三、实验目的：掌握可变分区首次适应算法的原理以及其编程实现。 四、实验过程： 1、基本思想：可变分区分配是根据进程的实际需求，动态地为之分配内存空间。首次适应算法要求空闲空间链以地址递增的次序链接。进行内存分配时，从链表头部开始依次检索，找到第一个不小于请求空间大小的空闲空间进行分配。分配时需考虑碎片问题，若分配会导致碎片产生则将整块分区分配。内存的回收需要考虑四种情况：⑴回收分区前后两个分区都空闲，则需要和前后两个分区合并；（2）回收分区只有前一分区空闲，则与前一分区合并；（3）回收分区只有后一分区空闲，则和后一分区合并；（4）回收分区独立，不考虑合并 。 2、主要数据结构： struct FreeArea{ 链结点包含的数据：分区号、大小、起址、标记 i nt ID; i nt size; l ong address; i nt sign; }; struct Node { 双链表结点结构体：数据区、前向指针、后继指针 F reeArea data; s truct Node *prior; s truct Node *next; }*DLinkList; 3、输入、输出： 输入： I.内存分配时由键盘输入分区ID和大小； II.内存回收时由键盘输入需要回收的分区ID； 输出：输出内存的分配情况（按照地址从低到高） 4、程序流程图： 5、实验结果截屏： 6、源程序代码： #include 在IE下的JS编程需注意的内存释放问题 在IE下的JS编程中，以下的编程方式都会造成即使关闭IE也无法释放内存的问题，下面分类给出： 1、给DOM对象添加的属性是一个对象的引用。范例： var MyObject = {}; document.getElementById('myDiv').myProp = MyObject; 解决方法： 在window.onunload事件中写上: document.getElementById('myDiv').myProp = null; 2、DOM对象与JS对象相互引用。范例： function Encapsulator(element) { this.elementReference = element; element.myProp = this; } new Encapsulator(document.getElementById('myDiv')); 解决方法： 在onunload事件中写上: document.getElementById('myDiv').myProp = null; 3、给DOM对象用attachEvent绑定事件。范例： function doClick() {} element.attachEvent("onclick", doClick); 解决方法： 在onunload事件中写上: element.detachEvent('onclick', doClick); 4、从外到内执行appendChild。这时即使调用removeChild也无法释放。范例： var parentDiv = document.createElement("div"); var childDiv = document.createElement("div"); document.body.appendChild(parentDiv); parentDiv.appendChild(childDiv); 解决方法： 从内到外执行appendChild: var parentDiv = document.createElement("div"); var childDiv = document.createElement("div"); parentDiv.appendChild(childDiv); document.body.appendChild(parentDiv); 5、反复重写同一个属性会造成内存大量占用(但关闭IE后内存会被释放)。范例： for(i = 0; i < 5000; i++) { hostElement.text = "asdfasdfasdf"; c++中vector的用法详解 vector(向量): C++中的一种数据结构,确切的讲是一个类.它相当于一个动态的数组,当程序员无法明白自己需要的数组的规模多大时,用其来解决咨询题能够达到最大节约空间的目的. 用法: 1.文件包含: 首先在程序开头处加上#include以包含所需要的类文件vector 还有一定要加上using namespace std; 2.变量声明: 2.1 例:声明一个int向量以替代一维的数组:vector a;(等于声明了一个int数组a[],大小没有指定,能够动态的向里面添加删除)。 2.2 例:用vector代替二维数组.事实上只要声明一个一维数组向量即可,而一个数组的名字事实上代表的是它的首地址,因此只要声明一个地址的向量即可,即:vector a.同理想用向量代替三维数组也是一样,vector a;再往上面依此类推. 3.具体的用法以及函数调用: 3.1 如何得到向量中的元素?其用法和数组一样: 例如: vector a int b = 5; a.push_back(b);//该函数下面有详解 cout c. c.clear()移除容器中所有数据。 c.empty()推断容器是否为空。 c.erase(pos)删除pos位置的数据 c.erase(beg,end)删除[beg,end)区间的数据 c.front()传回第一个数据。 c.insert(pos,elem)在pos位置插入一个elem拷贝 c.pop_back()删除最后一个数据。 c.push_back(elem)在尾部加入一个数据。 c.resize(num)重新设置该容器的大小 c.size()回容器中实际数据的个数。 c.begin()返回指向容器第一个元素的迭代器 c.end()返回指向容器最后一个元素的迭代器 4.内存治理与效率 1》使用reserve()函数提早设定容量大小，幸免多次容量扩充操作导致效率低下。 关于STL容器，最令人赞扬的特性之一就是是只要不超过它们的最大大小，它们就能够自动增长到足以容纳你放到里面去的数据。（要明白那个最大值，只要调用名叫max_size的成员函数。）关于vector和string，假如需要更多空间，就以类似realloc的思想来增长大小。vector 容器支持随机访问，因此为了提高效率，它内部使用动态数组的方式实现的。在通过reserve() 来申请特定大小的时候总是按指数边界来增大其内部缓冲区。当进行insert或push_back等增加元素的操作时，假如如今动态数组的内存不够用，就要动态的重新分配当前大小的1.5~2倍的新内存区，再把原数组的内容复制过去。因此，在一般情况下，其访问速度同一般数组，只有在重新分配发生时，其性能才会下落。正如上面的代码告诉你的那样。而进行pop_back 实习四 主存储器空间的分配和回收 一、实习内容 主存储器空间的分配和回收。 二、实习目的 一个好的计算机系统不仅要有一个足够容量的、存取速度高的、稳定可靠的主存储器，而且要能合理地分配和使用这些存储空间。当用户提出申请存储器空间时，存储管理必须根据申请者的要求，按一定的策略分析主存空间的使用情况，找出足够的空闲区域分配给申请者。当作业撤离或主动归还主存资源时，则存储管理要收回作业占用的主存空间或归还部分主存空间。主存的分配和回收的实现虽与主存储器的管理方式有关的，通过本实习帮助学生理解在不同的存储管理方式下应怎样实现主存空间的分配和回收。 三、实习题目 本实习模拟在两种存储管理方式下的主存分配和回收。 第一题：在可变分区管理方式下采用最先适应算法实现主存分配和实现主存回收。 [提示]： 可变分区方式是按作业需要的主存空间大小来分割分区的。当要装入一个作业时，根据作业需要的主存量查看是否有足够的空闲空间，若有，则按需要量分割一个分区分配给该作业；若无，则作业不能装入。随着作业的装入、撤离，主存空间被分成许多个分区，有的分区被作业占用，而有的分区是空闲的。例如： 为了 说明哪些区是空闲的，可以用来装入新作业，必须要有一张空闲区说明表，格式如下： 第一栏 第二栏 其中，起址——指出一个空闲区的主存起始地址。 长度——指出从起始地址开始的一个连续空闲的长度。 状态——有两种状态，一种是“未分配”状态，指出对应的由起址指出的某个长度的区域是空闲区；另一种是“空表目”状态，表示表中对应的登记项目是空白（无效），可用 来登记新的空闲区（例如，作业撤离后，它所占的区域就成了空闲区，应找一个“空表目”栏登记归还区的起址和长度且修改状态）。由于分区的个数不定，所以空闲区说明表中应有适量的状态为“空表目”的登记栏目，否则造成表格“溢出”无法登记。 上述的这张说明表的登记情况是按提示（1）中的例所装入的三个作业占用的主存区域后填写的。 (2) 当有一个新作业要求装入主存时，必须查空闲区说明表，从中找出一个足够大的空闲区。有时找到的空闲区可能大于作业需要量，这时应把原来的空闲区变成两部分：一部分分给作业占用；另一部分又成为一个较小的空闲区。为了尽量减少由于分割造成的空闲区，而尽量保存高地址部分有较大的连续空闲区域，以利于大型作业的装入。为此，在空闲区说明表中，把每个空闲区按其地址顺序登记，即每个后继的空闲区其起始地址总是比前者大。为了方便查找还可使表格“紧缩”，总是让“空表目”栏集中在表格的后部。 (3) 采用最先适应算法（顺序分配算法）分配主存空间。 按照作业的需要量，查空闲区说明表，顺序查看登记栏，找到第一个能满足要求的空闲区。当空闲区大于需要量时，一部分用来装入作业，另一部分仍为空闲区登记在空闲区说明表中。 由于本实习是模拟主存的分配，所以把主存区分配给作业后并不实际启动装入程序装入作业，而用输出“分配情况”来代替。最先适应分配算法如图4-1。 (4) 当一个作业执行结束撤离时，作业所占的区域应该归还，归还的区域如果与其它空闲区相邻，则应合成一个较大的空闲区，登记在空闲区说明表中。例如，在提示（1）中列举的情况下，如果作业2撤离，归还所占主存区域时，应与上、下相邻的空闲区一起合成一个大的空闲区登记在空闲区说明表中。归还主存时的回收算法如图4-2。 (5) 请按最先适应算法设计主存分配和回收的程序。然后按（1）中假设主存中已装入三个作业，且形成两个空闲区，确定空闲区说明表的初值。现有一个需要主存量为6K的作业4申请装入主存；然后作业3撤离；再作业2撤离。请你为它们进行主存分配和回收，把空闲区说明表的初值以及每次分配或回收后的变化显示出来或打印出来。 第二题：在分页式管理方式下采用位示图来表示主存分配情况，实现主存空间的分配和回收。 [提示]： (1) 分页式存储器把主存分成大小相等的若干块，作业的信息也按块的大小分页，作业装入主存时可把作业的信息按页分散存放在主存的空闲块中，为了说明主存中哪些块已经被占用，哪些块是尚未分配的空闲块，可用一张位示图来指出。位示图可由若干存储单元来构成，其中每一位与一个物理块对应，用0/1表示对应块为空闲/已占用。 (2) 假设某系统的主存被分成大小相等的64块，则位示图可用8个字节来构成，另用一单元记录当前空闲块数。如果已有第0，1，4，5，6，9，11，13，24，31，共10个主存 主存空间的分配与回收实验报告 实验报告 课程名称：操作系统 实验名称：主存空间的分配与回收学号： 110310014 学生姓名：于钊 班级：信管1101班 指导教师：吴联世 实验日期： 2013 年12月5日 3、采用最先适应算法（顺序分配算法）分配主存空间。 按照作业的需要量，查空闲区说明表，顺序查看登记栏，找到第一个能满足要求的空闲区。当空闲区大于需要量时，一部分用来装入作业，另一部分仍为空闲区登记在空闲区说明表中。 由于本实验是模拟主存的分配，所以把主存区分配给作业后并不实际启动装入程序装入作业，而用输出“分配情况”来代替。 4、当一个作业执行完成撤离时，作业所占的分区应该归还给系统，归还的分区如果与其它空闲区相邻，则应合成一个较大的空闲区，登记在空闲区说明表中。例如，在上述中列举的情况下，如果作业2撤离，归还所占主存区域时，应与上、下相邻的空闲区一起合成一个大的空闲区登记在空闲区说明表中。 2）程序结构（流程图） 首次适应分配模拟算法 主存回收算法 3）实现步骤 实现动态分区的分配与回收，主要考虑三个问题：第一，设计记录主存使用情况的数据表格，用来记录空闲区和作业占用的区域；第二，在设计的数据表格基础上设计主存分配算法；第三，在设计的数据表格基础上设计主存回收算法。 1．设计记录主存使用情况的数据表格 由于动态分区的大小是由作业需求量决定的，故分区的长度是预先不固定的，且分区的个数也随主存分配和回收变动。总之，所有分区情况随时可能发生变化，数据表格的设计必须和这个特点相适应。由于分区长度不同，因此设计的表格应该包括分区在主存中的起始地址和长度。由于分配时，空闲区有时会变成两个分区：空闲区和已分分区，回收主存分区时，可能会合并空闲区，这样如果整个主存采用一张表格记录已分分区和空闲区，就会使表格操作繁琐。主存分配时查找空闲区进行分配，然后填写已分配区表，主要操作在空闲区；某个作业执行完后，将该分区贬词空闲区，并将其与相邻的空闲区合并，主要操作也在空闲区。由此可见，主存的分配与回收主要时对空闲区的操作。这样为了便于对主存空间的分配与回收，就建立两张分区表记录主存的使用情况：“已分配区表”记录作业占用分区，“空闲区表”记录空闲区。 这两张表的实现方法一般由两种：链表形式、顺序表形式。在本实验中，采用顺序表形式，用数组模拟。由于顺序表的长度必须提前固定，所以无论是“已分配区表”还是“空闲区表”都必须事先确定长度。它们的长度必须是系统可能的最大项数，系统运行过程中才不会出错，因此在多数情况下，无论是“已分配表区”还是“空闲区表”都是空闲栏目。已分配区表中除了分区起始地址、长度 动态内存申请与释放 （1）malloc方式 申请一维内存时，格式为： 类型表示符*变量名； 变量名= （类型标识符*）malloc(sizeof(类型标识符)*数组大小)； 在使用完该方式申请的内存后，必须用free()函数及时释放，格式为：free(变量名) 变量名= NULL； 当申请二维内存时，格式为： 类型标识符**变量名； 变量名= （类型标识符**）malloc（sizeof（类型标识符*）*数组行大小）； for(int i=0;i<数组行大小；i++) 变量名[i] = (类型标识符*)malloc(sizeof(类型标识符)*数组列大小)；释放格式： free（变量名）； 变量名= NULL； （2）new方式 当申请一维内存时，格式为： 类型标识符*变量名； 变量名= new 类型标识符[数组大小]； 使用该方式申请的内存后，必须用delete()函数及时释放格式： delete[] 变量名； 变量名= NULL； 当申请二维内存时，格式为： 类型标识符**变量名； 变量名= new 类型标识符*[数组行大小]； for(int i=0;i<数组行大小；i++) 变量名[i] = new 类型标识符[数组列大小]; 释放格式： delete[] 变量名； 变量名= NULL； 例子： 申请二维内存 代码： 1 #include 8 int col = 2; 9 cout<<"please input row:"<linux下内存释放问题
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