操作系統之內存管理（內存地址的轉換，內存的擴充，內存的保護，內存的分配與回收）

內存管理是一個很大的概念，那麼讓我們開始進入內存的世界吧

內存管理可分爲四部分

• 內存地址的轉換（邏輯地址到物理地址）
  1.絕對裝入（早期單道批操作系統）
  2.靜態重定位（多道批操作系統）
  3.動態重定位
• 內存的擴充（虛擬內存）
• 內存的保護
• 內存的分配與回收
  1.連續分配管理方式（重點）
  2.非連續管理方式（大重點 點擊查看）

前三點只需要瞭解即可，第四點內存的分配爲重點

內存地址的轉換

小馮：

喬老師 什麼時候會用到內存地址的轉換啊？

喬哥:

要說這個問題，就必須談談程序的編寫到運行間發生了什麼
程序在被編寫後，需要進行編譯，鏈接 和裝入。

編譯： 本質上是將源程序（.c）編譯成若干個目標模塊(就是將高級語言轉化爲機器碼 .obj ）,每一個目標模塊指令中的地址都是邏輯地址，並且每個邏輯地址都是從零開始的。
鏈接： 將各個目標模塊整合爲一個裝入模塊(.exe),並且將邏輯地址合併
裝入： 將目標模塊放入內存的相應位置即可

但！！！問題是目標模塊的地址是邏輯地址，但內存中地址是物理地址，這該怎麼轉換呢？

小馮:
對呀，該怎麼辦呢

喬哥 這裏有三種方法
1.絕對裝入 這種方法是在編譯階段，就已經知道了程序要放到內存的那個位置，直接將指令中的邏輯地址改爲實際的物理地址，常用於單道批操作系統
2.靜態重定位裝入 在裝入時將邏輯地址改爲物理地址，但需要一次性分配所需全部的內存空間，且不可再修改地址
3.動態重定位裝入（常用 之後的分頁分片都是這種） 在裝入時並不修改邏輯地址 ，只有在程序運行時再寫改爲物理地址。怎麼修改呢？ 系統會設置一個重定位寄存器（該寄存器會儲存程序在內存中的起始地址），將起始地址與邏輯地址相加即可得到物理地址了

小馮： 能講講鏈接嗎
喬哥：

小馮: 哇，知識點還是很多啊，需要都記住嗎。

喬哥： 不需要的，這裏考試主要是選擇題，重在理解

內存的擴充

小喬：老師我不太理解 。。。。。。。。。。。

喬哥： 很簡單的啦 通常是兩種方法 覆蓋 和 對換
.
覆蓋：將程序分爲多個模塊，將常用的模塊常駐內存，不常用的使用是在調入內存。
將內存分爲固定區和若干覆蓋區.
“”固定區“”：常駐內存。“”覆蓋區“”：使用時調入內存，不使用時掉出內存。例如有A塊調出，B塊便可調入，就可以使"小內存"使用"大程序"啦.
缺點就是: 覆蓋結構需程序員聲明，對用戶不透明，增加了編程負擔
.
對換: 在內存不足時，將內存中某些進程按照一定規則放入外存。之前講的進程調度就是爲了實現該動能。點擊查看

內存的保護

兩種方式

1.CPU中設置一對上，下限寄存器，存放用戶作業在主存中的下限和上限，每當CPU要訪問一個地址時，分別和兩個寄存器的值相比，判斷有無越界。

2.通過採用重定位寄存器（或基址寄存器）和界地址寄存器（又稱限長寄存器）來實現這種保護，重定位寄存器含最小的物理地址值，界地址寄存器含邏輯地址的最大值，每個邏輯地址值必須小於界地址寄存器，內存管理機構動態的將邏輯地址與界地址寄存器進行比較，如果未發生地址越界。則加上重定位寄存器的值後映射成物理地址，再送交內存單元。

內存的分配與回收

連續分配管理方式

• 單一連續分配
  內存中只能有一道程序
  無外部碎片，有內部碎片

• 固定分區分配
  將內存分爲大小相等的分區。
  無外部碎片，有內部碎片

• 動態分區分配

  • 不會預先建立分區，會根據進程的大小動態分配分區

  • 無內部碎片，有外部碎片，外部碎片可以通過緊湊技術來解決

  • 系統會提供空閒分區鏈（表），用於存儲分區信息

  分區回收：回收後有相鄰分區合併
  1.首次適應算法（效果最好）
  
  2.最佳適應算法（可能導致產生許多小的外部碎片）
  
  3.最差適應算法（可能導致大分區不足）
  
  4.臨近適應算法（可能導致大分區不足）
  

小馮：不是說這個知識點很重要嗎，爲什麼講的這麼少

喬哥：這裏很多知識單用一個文字很難講明白，主要供大家梳理框架和複習使用，記住下去一定要看書哦.

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