内存和内存管理的概念

内存是什么

内存是用于存放数据的组件，程序执行前需要先放到内存中才能被CPU处理

如果计算机按字节编址，则每个存储单元是一个字节，8bits
如果计算机按字编址，则每个存储单元是一个字长，字长看具体的情况

几个常用的数量单位
，千
，兆，百万
，千兆，十亿

4GB内存
如果计算机按照字节编址，说明有 个字节，即 个存储单元
需要32个二进制位表示一个地址，所以地址长度是32

进程的运行原理——指令

x=x+1

1. 数据传送指令：00101100（操作码） 00000011 01001111
   将01001111地址处的值取出来放到00000011地址处（AX寄存器）
2. 加法指令：10010010 00000011 00000001
   把00000011地址（AX寄存器）存放的值加00000001
3. 数据传送指令：00101100 01001111 00000011
   将00000011地址处（AX寄存器）的值取出来放到01001111地址处

实际生成机器指令的时候并不知道该进程的数据会被放到什么地方，所以编译生成的指令中一般是用逻辑地址（相对地址）
编译时只需确定变量x存放的相对地址是100，CPU想要找到x在内存中的实际存放位置只需要用进程的起始地址+100

从写程序到程序运行

编译：有编译程序将用户源代码编译成若干个目标模块（将高级语言翻译成机器语言）.c到.o
链接：由链接程序将编译后形成的一组目标模块，以及所需要的库函数链接在一起，形成一个完整的装入模块.exe
装入：由装入程序将装入模块装入内存运行（关心逻辑地址到物理地址的转换）

装入的三种方式

1. 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，编译程序将相对地址转化为绝对地址，装入程序按照装入模块中的地址，将程序和数据装入内存。只适用于单道程序环境
2. 静态重定位
   编译和链接都是使用相对地址，在装入的时候，根据程序装入内存的绝对地址将相对地址都转化为绝对地址
   特点：一个作业在装入内存时，必须分配其要求的全部内存空间，如果没有足够的内存，就不能装入作业。作业一旦装入内存后，运行期间不能移动，也不能再申请内存空间
3. 动态重定位：
   编译链接都是使用相对地址，从0开始，装入程序把程序装入后，不会立即把逻辑地址转化为物理地址，而是把地址转换推迟到程序真正要执行的时候。需要一个重定位寄存器支持
   允许程序在内存中发生移动
   可以将程序分配到不连续的存储区中
   在程序运行前只需要装入它的部分代码即可投入运行，然后在程序运行期间，根据需要动态申请分配内存
   便于程序段的共享，可以向用户提供一个比存储空间大得多的地址空间

链接的三种方式

1. 静态链接
   在程序运行之前，先将各目标模块及他们所需的库函数链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
   将各目标模块装入内存时，边装入边链接
3. 运行时动态链接
   在程序执行中需要该目标模块时，才对他进行链接
   优点是便于修改和更新，便于实现对目标模块的共享

内存管理的概念

1. 内存空间的分配与回收
2. 从逻辑上对内存空间进行扩充
3. 提供地址转换功能，负责程序的逻辑地址与物理地址的转换（装入方式）
4. 内存保护，保证各个程序不会互相干扰

内存保护的方法

1. 在CPU中设置一对上、下限寄存器，存放进程的上下限地址，进程的指令要访问某个地址时，CPU检查是否越界
2. 采用重定位寄存器（基址寄存器）和界地址寄存器（限长寄存器）进行越界检查。界地址寄存器中存放的是进程的最大逻辑地址