操作系统内存的基础知识和内存管理的概念

Posted 2022-12-28 bfhonor

一、内存

（一）什么是内存？有何作用？

• 内存可存放数据。程序执行前需要先放到内存中才能被CPU处理——缓和CPU与硬盘之间的速度矛盾。
  

1. 几个常用的数量单位

2. 指令的工作原理

• 指令的工作基于“地址”。每个地址对应一个数据的存储单元
• 可见，我们写的代码要翻译成CPU能识别的指令。这些指令会告诉CPU应该去内存的哪个地址读/写数据，这个数据应该做什么样的处理。在这个例子中，我们默认让这个进程的相关内容从地址#0开始连续存放，指令中的地址参数直接给出了变量 x 的实际存放地址（物理地址）。
• 思考：如果这个进程不是从地址#0 开始存放的，会影响指令的正常执行吗？
  
  

（二）装入的三种方式

1. 绝对装入

• 绝对装入 ：在编译时，如果知道程序将放到内存中的哪个位置，编译程序将产生绝对地址的目标代码。装入程序按照装入模块中的地址，将程序和数据装入内存。
  

2. 可重定位装入（静态重定位）

• 静态重定位 ：又称 可重定位装入。编译、链接后的装入模块的地址都是从0开始的，指令中使用的地址、数据存放的地址都是相对于起始地址而言的逻辑地址。可根据内存的当前情况，将装入模块装入到内存的适当位置。装入时对地址进行“==重定位”，将逻辑地址变）。
  

3. 动态运行时装入（动态重定位）

• 动态重定位 ：又称动态运行时装入。编译、链接后的装入模块的地址都是从0开始的。装入程序把入模块装入内存后，并不会立即把逻辑地址转换为物理地址，而是把地址转换推迟到程序真正要执行时才进行。因此装入内存后所有的地址依然是逻辑地址。这种方式需要一个重定位寄存器的支持。
  
  

（三）从写程序到程序运行

• 编译：由编译程序将用户源代码编译成若干个目标模块（编译就是把高级语言翻译为机器语言）
• 链接：由链接程序将编译后形成的一组目标模块，以及所需库函数链接在一起，形成一个完整的装入模块
• 装入（装载）：由装入程序将装入模块装入内存运行.

（四）链接的三种方式

1. 静态链接

• 静态链接 ：在程序运行之前，先将各目标模块及它们所需的库函数连接成一个完整的可执行文件（装入模块），之后不再拆开。
  

2. 装入时动态链接

• 装入时动态链接 ：将各目标模块装入内存时，边装入边链接的链接方式。
  

3. 运行时动态链接

• 运行时动态链接 ：在程序执行中需要该目标模块时，才对它进行链接。其优点是便于修改和更新，便于实现对目标模块的共享。
  

二、内存管理的概念

（一）内存空间的分配与回收

（二）内存空间的扩充

（三）地址转换

（四）存储保护