3.1.2内存管理的概念

灰太狼 2024-04-06 12:00 97阅读 0赞

## 内存管理的概念 ##

> 操作系统作为系统资源的管理者，也需要对内存进行管理，要管理些什么呢？

### 1.内存空间的分配和回收 ###

首先看几个问题？

1.  进程需要投入运行就需要先把数据放到内存中，内存中有的区域已经分配出去，有的区域是空闲的。操作系统要怎么记录这些区域呢？
2.  现有一个新的进程需要投入运行，内存中空闲的区域还很多，那么这个进程具体要存到哪块区域呢？
3.  当进程运行结束后，如何将进程占用的内存空间回收？

可以先回答文章开头的大问题，操作系统作为系统资源的管理者，也需要对内存进行管理，要管理些什么呢？

答：①操作系统负责内存空间的分配和回收。

这个回答范围比较庞大，之后的文章会逐步拆解，现在先来了解部分相关知识点。

### 内存空间的扩展 ###

新的问题，现在许多电脑游戏占用容量非常庞大，一般都有几十GB的大小，按理说这个游戏运行之前需要把几十GB的数据全部放入内存。然后，我们普通电脑内存才4GB到32GB，为什么游戏可以顺利运行呢？——虚拟技术（操作系统的虚拟性）

因此可以补充回答，②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。

### 地址转换 ###

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（这个过程叫==地址重定位）==应该由操作系统负责，这样就保证了程序员写代码时不需要关注内存的实际情况。

补充回答，③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。

### 内存保护 ###

补充回答，④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。

![image-20220922164005424][]如上图，假设进程1的逻辑地址空间0到179；实际物理地址空间为100到279。

操作系统怎么进行内存呢？

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。如下图：

![image-20220922164350017][]

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。

重定位寄存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。

相比于方法一，都是使用了两个寄存器，只不过存放内容不一样而已。

[image-20220922164005424]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/649372795ca1482caffca9024f42fbbc.png
[image-20220922164350017]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/c3dc98e1fb7c498e81bc92692bfb5ce5.png

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