内存管理包括两部分：
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物理内存分配器，供内核使用。
内核可以借助它来申请内存/释放内存。内存分配器将以 4096 字节为单位进行，这个单位被称为"页". 本实验维护一个数据结构，此结构将记录哪些物理页是释放状态，哪些是已申请状态，以及有多少个进程正在同时使用已申请的页。本实验还要完成申请/释放页内存的函数。
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第二部分是虚拟内存 (virtual memory). 虚拟内存把内核和用户程序使用的虚拟地址映射到物理地址。当指令使用内存时，x86 硬件的内存管理单元 (MMU) 轮询页表 (page table), 来完成映射。本实验修改 JOS, 根据规范来建立 MMU 的页表。
操作系统必须持续跟踪哪些物理 RAM 是占用或没占用的.JOS 通过页面粒度(page granulayity) 来管理物理内存.这样,操作系统就可以通过MMU来映射和保护每块内存.
物理页分配器(page allocator) 通过一个 struct PageInfo 的链表来跟踪哪些页是空闲的.每个PageInfo对象都与一个物理页相关.在写虚拟内存之前需要写好物理页分配器,因为页表管理需要物理页分配器来保存页表.
虚拟内存是"word access"的,即最小的访问单位是 word.
练习 2 增加了几个重要的源文件:
- inc/memlayout.h 描述了虚拟地址空间. 要完成本实验,需要修改 pmap.c,memlayout.h 和 pmap.h,定义
PageInfo结构,用于跟踪那块物理内存是释放状态. - kern/pmap.c 读取硬件信息,计算硬件有多少物理内存.无需了解 CMOS 硬件如何工作.
- kern/pmap.h 需要重点关注,其中包含了很多完成本实验所必需的信息.
- kern/kclock.h 操作 PC 的时钟和 CMOS RAM 硬件.BIOS 在这里记录着 PC 的内容和其他信息.
- kern/kclock.c
页表硬件
练习 1