内存管理（先挖坑）

操作系统为每个进程分配独立的内存–虚拟内存&＃xff0c;每个进程都不能访问物理地址。**CPU中的内存管理单元&＃xff08;MMU&＃xff09;会将虚拟地址映射成物理地址。**如果程序要访问虚拟地址的时候&＃xff0c;会映射成不同的物理地址&＃xff0c;所以不同进程运行的时候&＃xff0c;不会引起冲突。
因此我们可以清楚的分出&＃xff1a;

• 实际存在硬件中的空间地址叫做物理内存地址。
• 程序使用的内存地址叫做虚拟内存地址。
  操作系统通过分页和分段两种方式管理内存。

操作系统将内存分为四段&＃xff0c;分别是代码段、堆、栈和data段。分段地址下的虚拟地址分为两部分&＃xff1a;段选择因子和段内偏移量。

段选择因子

段选择子分为两部分&＃xff1a;段号和段特权标志位。**段选择子中最重要的是段号&＃xff0c;用做段表的索引。**段表中存储的是段起始地址、段界限和特权等级等。
段的偏移量在0到段的界限之间&＃xff0c;如果段偏移量合法的话&＃xff0c;段起始地址&＃43;段偏移量&＃61;物理地址。

分段的缺点

内存分段会引起两个问题&＃xff0c;

• 第一个是内存碎片的问题。
• 第二个是内存交换效率低的问题。

分段的好处是能产生连续的内存空间&＃xff0c;但是会出现外部内存碎片和内存交换效率低的问题。
要解决这些问题&＃xff0c;就引出了分页管理。分页下虚拟地址分为两部分&＃xff1a;页号和页内偏移量。

页号

页号是页表的索引&＃xff0c;页表包含物理页每页物理内存的基地址&＃xff0c;基地址与内内偏移量就形成了物理内存地址。

分页管理是把整个虚拟和物理内存空间切成一段段固定尺寸的大小&＃xff0c;这样连续且尺寸固定的内存空间&＃xff0c;叫做页。

当今曾访问的虚拟地址在页表中查不到时&＃xff0c;系统会产生缺页异常&＃xff0c;进入系统内核空间分配物理内存、更新进程页表&＃xff0c;最后返回用户空间&＃xff0c;恢复进程的运行。

分页的缺点

分页的缺点就是会产生内部内存碎片&＃xff0c;因为页是最小可分配单位&＃xff0c;所以不足一页的程序也会分配一页的内存。

地址的映射方式

分页方式下的地址映射分为三步&＃xff1a;

1. 把虚拟内存地址切分成页号和页内偏移量
2. 根据页号&＃xff0c;从页表里面&＃xff0c;查询到对应的物理页号
3. 根据物理页号&＃xff0c;加上页内偏移量&＃xff0c;就得到物理内存地址
   参考下图**&＃xff08;图源小林coding&＃xff09;**