操作系统之内存管理（内存地址的转换，内存的扩充，内存的保护，内存的分配与回收）

内存管理是一个很大的概念，那么让我们开始进入内存的世界吧

内存管理可分为四部分

• 内存地址的转换（逻辑地址到物理地址）
  1.绝对装入（早期单道批操作系统）
  2.静态重定位（多道批操作系统）
  3.动态重定位
• 内存的扩充（虚拟内存）
• 内存的保护
• 内存的分配与回收
  1.连续分配管理方式（重点）
  2.非连续管理方式（大重点 点击查看）

前三点只需要了解即可，第四点内存的分配为重点

内存地址的转换

小冯：

乔老师 什么时候会用到内存地址的转换啊？

乔哥:

要说这个问题，就必须谈谈程序的编写到运行间发生了什么
程序在被编写后，需要进行编译，链接 和装入。

编译： 本质上是将源程序（.c）编译成若干个目标模块(就是将高级语言转化为机器码 .obj ）,每一个目标模块指令中的地址都是逻辑地址，并且每个逻辑地址都是从零开始的。
链接： 将各个目标模块整合为一个装入模块(.exe),并且将逻辑地址合并
装入： 将目标模块放入内存的相应位置即可

但！！！问题是目标模块的地址是逻辑地址，但内存中地址是物理地址，这该怎么转换呢？

小冯:
对呀，该怎么办呢

乔哥 这里有三种方法
1.绝对装入 这种方法是在编译阶段，就已经知道了程序要放到内存的那个位置，直接将指令中的逻辑地址改为实际的物理地址，常用於单道批操作系统
2.静态重定位装入 在装入时将逻辑地址改为物理地址，但需要一次性分配所需全部的内存空间，且不可再修改地址
3.动态重定位装入（常用 之后的分页分片都是这种） 在装入时并不修改逻辑地址 ，只有在程序运行时再写改为物理地址。怎么修改呢？ 系统会设置一个重定位寄存器（该寄存器会储存程序在内存中的起始地址），将起始地址与逻辑地址相加即可得到物理地址了

小冯： 能讲讲链接吗
乔哥：

小冯: 哇，知识点还是很多啊，需要都记住吗。

乔哥： 不需要的，这里考试主要是选择题，重在理解

内存的扩充

小乔：老师我不太理解 。。。。。。。。。。。

乔哥： 很简单的啦 通常是两种方法 覆盖 和 对换
.
覆盖：将程序分为多个模块，将常用的模块常驻内存，不常用的使用是在调入内存。
将内存分为固定区和若干覆盖区.
“”固定区“”：常驻内存。“”覆盖区“”：使用时调入内存，不使用时掉出内存。例如有A块调出，B块便可调入，就可以使"小内存"使用"大程序"啦.
缺点就是: 覆盖结构需程序员声明，对用户不透明，增加了编程负担
.
对换: 在内存不足时，将内存中某些进程按照一定规则放入外存。之前讲的进程调度就是为了实现该动能。点击查看

内存的保护

两种方式

1.CPU中设置一对上，下限寄存器，存放用户作业在主存中的下限和上限，每当CPU要访问一个地址时，分别和两个寄存器的值相比，判断有无越界。

2.通过采用重定位寄存器（或基址寄存器）和界地址寄存器（又称限长寄存器）来实现这种保护，重定位寄存器含最小的物理地址值，界地址寄存器含逻辑地址的最大值，每个逻辑地址值必须小于界地址寄存器，内存管理机构动态的将逻辑地址与界地址寄存器进行比较，如果未发生地址越界。则加上重定位寄存器的值后映射成物理地址，再送交内存单元。

内存的分配与回收

连续分配管理方式

• 单一连续分配
  内存中只能有一道程序
  无外部碎片，有内部碎片

• 固定分区分配
  将内存分为大小相等的分区。
  无外部碎片，有内部碎片

• 动态分区分配

  • 不会预先建立分区，会根据进程的大小动态分配分区

  • 无内部碎片，有外部碎片，外部碎片可以通过紧凑技术来解决

  • 系统会提供空闲分区链（表），用于存储分区信息

  分区回收：回收后有相邻分区合并
  1.首次适应算法（效果最好）
  
  2.最佳适应算法（可能导致产生许多小的外部碎片）
  
  3.最差适应算法（可能导致大分区不足）
  
  4.临近适应算法（可能导致大分区不足）
  

小冯：不是说这个知识点很重要吗，为什么讲的这么少

乔哥：这里很多知识单用一个文字很难讲明白，主要供大家梳理框架和复习使用，记住下去一定要看书哦.

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