【操作系统】内存管理（二）—— 程序运行的基本过程和要求

一、什么是内存？有何作用？

内存可存放数据。程序执行前需要先放到内存中才能被CPU处理 —— 缓和CPU与硬盘之间的速度矛盾

思考：在多道程序环境下，系统中会有多个程序并发执行，也就是说会有多个程序的数据需要同时放到内存中。那么，如何区分各个程序的数据是放在什么地方的呢？

答案：给内存的存储单元编地址

内存地址从 0 开始，每个地址对应一个存储单元

• 如果计算机“按字节编址”，则每个存储单元大小为 1字节，即 1B，即 8个二进制位；
• 如果字长为16位的计算机“按字编址”，则每个存储单元大小为 1个字；每个字的大小为 16 个二进制位

$2^{10}=1K$ （千）
$2^{20}=1M$ （兆，百万）
$2^{30}=1G$ （十亿，千兆）

二、从写程序到程序运行

1. 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）。
2. 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（在链接阶段形成了完整的逻辑地址）。
3. 装入（装载）：由装入程序将装入模块装入内存运行。

（一）、链接的三种方式

1. 静态链接

1. 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。

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。

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。

（二）、装入的三种方式

1. 绝对装入
2. 可重定位装入（静态重定位）
3. 动态运行时装入（动态重定位）

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。

程序中的逻辑地址与实际的内存地址完全相同。

绝对装入只适用于单道程序环境。

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）

静态重定位的特点是在一个作业装入内存时，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

3. 动态运行时装入（动态重定位）

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。

重定位寄存器：存放装入模块存放的起始位置

总结