在考慮操作系統(tǒng)如何管理內(nèi)存之前掀淘，你先要知道：
- 程序是存在硬盤中的二進制文件烙荷，需要運行時會經(jīng)過CPU調(diào)度程序?qū)⑵鋍opy到內(nèi)存后成為進程
cpu可以直接訪問的大容量存儲只有內(nèi)存
內(nèi)存管理的目的在于快速訪問內(nèi)存钱磅，第二在于內(nèi)存的安全訪問（各個進程間的內(nèi)存不可以隨意互相訪問）
注：程序是如何形成的
源程序經(jīng)過編譯器變成一個個模塊,這些模塊和經(jīng)過 鏈接器式撼，經(jīng)過加載模塊之后，再和系統(tǒng)庫一起經(jīng)過加載器加載告匠，最后在和動態(tài)鏈接的系統(tǒng)庫鏈接成為二進制程序
這期間有
動態(tài)加載技術(shù)：不是將所有模塊一起加載到內(nèi)存中戈抄，而是按需加載，一個子程序只有當被其他子程序調(diào)用時才會被加載后专。提高了空間利用率
動態(tài)鏈接于共享庫：不同程序程序中很多功能其實都是相似的划鸽，而這些重復(fù)的功能模塊加載到內(nèi)存中無疑要
占用很大一部分物理內(nèi)存，于是我們把他們抽調(diào)出來戚哎，形成專用的共享庫裸诽。這樣不僅節(jié)省空間，更利于程序的更新
對于1： 根據(jù)內(nèi)存管理方案型凳，調(diào)入內(nèi)存中的進程在執(zhí)行時可以再內(nèi)存和磁盤間移動丈冬，等待調(diào)入內(nèi)存的進程形成一個輸入隊列
編譯器將符號地址綁定在了可重新定位的的地址（比如本模塊開始第14字節(jié)）。鏈接程序或者加載程序再將這些可重定位的地址綁定位絕對地址（如74104）甘畅。每次綁定都是一個地址空間到另一個的映射
對于2 ：CPU只能訪問內(nèi)存殷蛇，那么CPU發(fā)出的指令肯定都是基于內(nèi)存來編址的实夹。再考慮到，編程時總不可能指定實際內(nèi)存地址粒梦，這樣在的程序經(jīng)不起環(huán)境改變的考驗。
為了解決這樣的問題荸实，計算機采用了 邏輯地址 和 * 物理地址* 的設(shè)計：
cpu 產(chǎn)生的地址通常稱為邏輯地址匀们，而內(nèi)存單元所看到的地址通常稱為物理地址
可以這么想：邏輯地址就是操作系統(tǒng)用戶編程時無視不同機器物理地址的不同所設(shè)置的屏蔽，編程時不必考慮實際的物理內(nèi)存分配是很happy的...... 實際使用時會有內(nèi)存管理單元來把邏輯內(nèi)存映射為物理內(nèi)存
對于3 使用高速緩存catch可以增加訪存速度准给，增加基地址和界限地址寄存器泄朴，一個可用的方案就是邏輯地址+基地址寄存器地址，如果這個值不大于界限地址寄存器里的值露氮，那么這就可作為物理地址祖灰，而基地址寄存器和界限地址寄存器是由操作系統(tǒng)初始化和指定的，用戶沒有權(quán)限去操作畔规。這樣就保證了第二點
只要我們使用內(nèi)存局扶，我們就必然會面臨一個問題，內(nèi)存不夠用ＨāＨ琛！
這一點是很頭疼的莫绣，尤其是對于大型單機游戲來說畴蒲，這就需要我們用到另一個技術(shù)交換
交換就是在某個進程在不被使用的時候被交換到備份存儲中（一般是磁盤）這樣的過程叫滾出.....
需要他的時候再將它加載回來..這樣的過程叫...滾入....而且這樣的交換總是在相同的物理空間上，通俗的講就是從哪滾出的对室，再從哪滾入...
這樣的交換其實對效率沒有什么良好的幫助模燥，現(xiàn)在UNIX系統(tǒng)就是只要當內(nèi)存被填滿了才會啟動交換，平時是不會的
內(nèi)存必須容納操作系統(tǒng)和用戶的一系列進程掩宜，那么怎么才能有效的分配這一濟源呢蔫骂？
這里將提到常用的幾個方法
連續(xù)內(nèi)存分配
多分區(qū)方法，將內(nèi)存分配成許多個大小相同的模塊锭亏，這種不考慮具體使用情況而異想天開的平均分配主義已經(jīng)不再使用了纠吴，因為這樣造成的浪費是巨大的..其一，進程的大小可能相差甚遠慧瘤，單位塊大小不好決定啊戴已。
可變分區(qū)：操作系統(tǒng)有一個表，用于記錄哪些內(nèi)存可用和哪些內(nèi)存已被占用锅减√抢埽可用內(nèi)存稱為孔，進程進來之后怔匣，內(nèi)存管理單元會幫其找到合適的孔（注1）握联，如果孔還有剩余桦沉，那么這個孔..還是孔，變成了小孔而已...
當內(nèi)存被釋放時金闽，被釋放出的內(nèi)存重新成為孔..如果相鄰的內(nèi)存也是孔..那么纯露，這兩個孔就合體成為大孔..
注1：這樣的策略有最先適應(yīng)，最佳適應(yīng)代芜，最差適應(yīng)：
最先適應(yīng)埠褪，找到的一個適應(yīng)的孔
最佳適應(yīng)；遍歷所有孔挤庇，找到滿足要求的最小孔
最差適應(yīng)：遍歷所有孔钞速，分配最大孔
效率上看 最先》最佳》最差
這兩種方案都是常用的連續(xù)內(nèi)存分配方法，但是連續(xù)內(nèi)存分配必然會面臨一個問題：碎片問題嫡秕，每次分配內(nèi)存渴语，都有部分內(nèi)存沒有被真正使用，如多分區(qū)方法中一個分區(qū)大小為4KB 昆咽，而一個內(nèi)存是 4KB +1B這樣的狀態(tài)驾凶，這種情況下必須要給這個進程分配兩個內(nèi)存塊，但是第二個內(nèi)存塊明顯存在內(nèi)存的浪費潮改！這樣的碎片稱為內(nèi)部碎片 狭郑，而可變分區(qū)方案中，總有一些孔被很小汇在，沒有進程能被分配進去翰萨，這樣的內(nèi)存稱為：內(nèi)部碎片
那么這樣的碎片多嗎？...有這樣的一個原則--50%規(guī)則糕殉，有N的內(nèi)存空間將有0.5N的外部碎片..
解決的方法有
緊縮：把所有隨便集中亩鬼，但是這樣先不考慮 重定位的問題。這樣的開銷也是不可接受的
使用非連續(xù)的內(nèi)存分配
非連續(xù)內(nèi)存分配
分頁：將物理內(nèi)存分為大小固定的塊阿蝶，稱為幀（ frame）邏輯地址分為同樣大小的塊陨亡，稱為頁（page）
由CPU生成的地址分為兩部分浪慌，頁號和頁偏移谣沸，頁號作為頁表的索引苛蒲，頁表內(nèi)存入每頁所在物理地址的基地址，基地址于頁偏移組合就成為了物理地址筑煮，這樣就可以避免外部碎片的問題（但內(nèi)存碎片仍然存在）
當程序需要執(zhí)行的時候辛蚊，他將檢查該進程的大小，進程的每一頁都需要一幀真仲，如果幀夠袋马，那么分配，并將幀號放入進程的頁表中
操作系統(tǒng)管理內(nèi)存秸应，所以它必須知道哪些幀已經(jīng)使用了虑凛，哪些沒被使用碑宴。這個信息存儲在幀表中
硬件支持：絕大多數(shù)操作系統(tǒng)為每一個進程維護一個頁表。頁表的指針與其他信息一起存入進程控制塊中桑谍。
訪存操作可能是最頻繁的操作了延柠，所以效率是十分關(guān)鍵的÷嗯基于效率考慮捕仔，頁表最好不要存在一般內(nèi)存中，這樣會使得一次訪存操作變成消耗兩次訪存的時間盈罐，效率就很低了。對此闪唆，我們可以采用專用高速寄存器來存儲頁表盅粪，對于頁表比較小的情況下這樣做是可以的。但現(xiàn)代操作系統(tǒng)頁表通常很大...之后采取的方法是將頁表存入內(nèi)存中悄蕾，然后將其基地址存入寄存器票顾，之后按照偏移地址來存...這樣會很慢...于是我們就采用了比較小但很快的專用緩存來存頁表 ，稱為轉(zhuǎn)換表緩沖區(qū)
TLB相當于一個哈希表帆调，用KEY（頁號）可以快速找到VALUE（幀號）奠骄，找到了之后訪存，找不到就去內(nèi)存中找真正的頁表番刊，找到之后用一定的算法（最近最少使用）替換到TLB中方便下次尋找
保護： 通過頁表中的保護位來做含鳞，確定進程對其是可讀還是可寫的
采用這樣的結(jié)構(gòu)，還可以共享某些頁芹务，這樣又節(jié)省了內(nèi)存
- 頁表結(jié)構(gòu)
層次頁表
現(xiàn)代操作系統(tǒng)中的邏輯空間地址十分大.后果是頁表也十分大蝉绷，怎么樣在內(nèi)存中存儲頁表呢？一種方法是兩級分頁算法枣抱，將頁再分頁熔吗，對于64位的系統(tǒng)甚至可以再分頁哈希頁表
每個元素有三個域 1. 虛擬頁碼 2. 所映射的幀號 3. 指向鏈表中下一個元素的指針
虛擬地址中的虛擬頁號轉(zhuǎn)換到哈希表中，用虛擬頁號與鏈表中的每一個元素的第一個域相比較佳晶。如果匹配桅狠，那么相應(yīng)的幀號就用來形成物理地址；如果不匹配轿秧，那么就去對鏈表中下一個節(jié)點進行比較
* 反向頁表
分段
這是為了方便用戶角度來看的中跌，將一維的地址空間二維化，原先是這個程序的第XX字節(jié)淤刃，這樣的一維查找晒他，而分段使得 這個程序 XX段的 YY字節(jié) 成為二維查找
當然這樣的方式需要特別的結(jié)構(gòu)..段表的支持
