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1.从写程序到程序运行

1.1编辑源代码文件

1.2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)

1.3链接

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

1.3.1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。

1.3.2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。

1.3.3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。

1.4装入

1.4.1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。

缺点：绝对装入只适用于单道程序环境。

1.4.2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”，将逻辑地址变换为物理地址（地址变换是在装入 时一次完成的）。

缺点:静态重定位的特点是在一个作业装入内存时，1必须分配其要求 的全部内存空间1，如果没有足够的内存，就不能装入该作业。 作业一旦进入内存后，在运行期间就不能再移动，也不能再申 请内存空间。

1.4.3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。装入程序把装 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。

2.内存管理的概念

2.1内存空间的分配与回收

操作系统负责内存空间的分配与回收

2.2内存空间的扩展（覆盖与交换）

操作系统需要提供某种技术从逻辑上对内存空间进行扩充

2.3地址转换（装入）

操作系统需要提供地址转换功能，负责程序的逻辑地址与物理地址的转换.

为了使编程更方便，程序员写程序时应该只需要关注指令、数据的逻辑地址。而逻辑地址到物理地址的转换（这个过程称为地址重定位,三种装入方式）应该由操作系统负责，这样就保证了程序员写程序时不需要关注 物理内存的实际情况。

2.4内存保护

操作系统需要提供内存保护功能。保证各进程在各自存储空间内 运行，互不干扰

2.4.1方法一

方法一：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。

2.4.2方式二

方法二：采用重定位寄存器（又称基址寄存器）和界地址寄存器（又称限长寄存器）进行越界检查。重定位寄存器中存放的是进程的起始物理地址。界地址寄 存器中存放的是进程的最大逻辑地址。

3.覆盖与交换

3.1覆盖技术

覆盖技术的思想：将程序分为多个段（多个模块）。 常用的段常驻内存，不常用的段在需要时调入内存。 内存中分为一个“固定区”和若干个“覆盖区”。 需要常驻内存的段放在“固定区”中，调入后就不再 调出（除非运行结束）, 不常用的段放在“覆盖区”，需要用到时调入内存， 用不到时调出内存

缺点：必须由程序员声明覆盖结构，对用户不透明，增加了用户编程负担。

3.2交换技术

交换（对换）技术的设计思想：内存空间紧张时，系统将内存中某些进程暂时换出外存，把外存中 某些已具备运行条件的进程换入内存（进程在内存与磁盘间动态调度）

4.连续分配管理方式

4.1单一连续分配

在单一连续分配方式中，内存被分为系统区和用户区。 系统区通常位于内存的低地址部分，用于存放操作系统 相关数据；用户区用于存放用户进程相关数据。 内存中只能有一道用户程序，用户程序独占整个用户区 空间。

优点：实现简单；无外部碎片；可以采用覆盖技术扩充内存；不一定需要采取内存保护（eg：早期的 PC 操作系统 MS-DOS）。

缺点：只能用于单用户、单任务的操作系统中；有内部碎片；存储器利用率极低。

4.2固定分区分配

20世纪60年代出现了支持多道程序的系统，为了能在内 存中装入多道程序，且这些程序之间又不会相互干扰， 于是将整个用户空间划分为若干个固定大小的分区，在 每个分区中只装入一道作业，这样就形成了最早的、最 简单的一种可运行多道程序的内存管理方式。可以采用覆盖技术扩充内存.

4.2.1分区大小相等

4.2.2分区大小不相等

优点：实现简单，无外部碎片。 缺点：a. 当用户程序太大时，可能所有的分区都不能满足需求，此时不得不采 用覆盖技术来解决，但这又会降低性能；b. 会产生内部碎片，内存利用率低。

4.2.3分区说明表

操作系统需要建立一个数据结构——分区说明表，来实现各个分区的分配与回 收。每个表项对应一个分区，通常按分区大小排列。每个表项包括对应分区的 大小、起始地址、状态（是否已分配）。

4.3动态分区分配(可变分区分配)

动态分区分配又称为可变分区分配。这种分配方式不会预先划分内存分区，而是在进程装入内存时， 根据进程的大小动态地建立分区，并使分区的大小正好适合进程的需要。因此系统分区的大小和数 目是可变的。

4.3.1空闲分区表

4.3.2空闲分区链

动态分区分配没有内部碎片，但是有外部碎片 如果内存中空闲空间的总和本来可以满足某进程的要求， 但由于进程需要的是一整块连续的内存空间，因此这些 “碎片”不能满足进程的需求。 可以通过紧凑（拼凑，Compaction）技术来解决外部碎片。

4.3.3动态分区分配算法

4.3.3.1首次适应算法

每次都从低地址开始查找，找到第一个能满足大小的空闲分区。

4.3.3.2最佳适应算法

空闲分区按容量递增次序链接。每次分配内存时顺序查找空闲分区链（或空闲分区 表），找到大小能满足要求的第一个空闲分区。

缺点：每次都选最小的分区进行分配，会留下越来越多的、很小 的、难以利用的内存块。因此这种方法会产生很多的外部碎片。

4.3.3.3最坏适应算法

空闲分区按容量递减次序链接。每次分配内存时顺序查找空闲分区链（或空闲分区表），找到大小能满足要求的第一个空闲分区。

缺点：每次都选最大的分区进行分配，虽然可以让分配后留下的 空闲区更大，更可用，但是这种方式会导致较大的连续空闲区被 迅速用完。如果之后有“大进程”到达，就没有内存分区可用了。

4.3.3.4邻近适应算法

空闲分区以地址递增的顺序排列（可排成一个循环链表）。每次分配内存时从上次查 找结束的位置开始查找空闲分区链（或空闲分区表），找到大小能满足要求的第一个空闲分区。

缺点:邻近适应算法的规则可能会导致无论低地址、高地址部分的空闲分区 都有相同的概率被使用，也就导致了高地址部分的大分区更可能被使 用，划分为小分区，最后导致无大分区可用

5.

6.补充

1. 编址空间的大小取决于硬件的访存能力，一般由地址总线宽度决定。

2. 虚拟内存的管理需要由相关的硬件和软件支持，有请求分页页表机制、缺页中断机构、地址变换机构等。

3. 覆盖和交换的提出就是为了解决主存空间不足的问题，但不是在物理上扩充主存，只是将暂时不用的部分换出主存，以节省空间，从而在逻辑上扩充主存。

4. 在整个系统中设置一个重定位寄存器

5. 对主存的访问是以字节或字为单位的。

6. 每个进程拥有一张页表，且进程的页表驻留在内存中

7. 在分段存储管理方式中，以段为单位进行分配，每段是一个连续存储区，每段不一定等长，段与段之间可连续，也可不连续。

8. 多级页表优点的是减少页表所占的连续内存空间,，即当页表太大时，将页表再分级，把每张页表控制在一页之内，减少页表所占的连续内存空间

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