CPU和内存之间——地址映射（理解很重要）
CPU和内存之间有三根总线，地址，数据，控制总线。CPU和内存之间用地址来查找数据，但是两者的地址并不总是一样的，CPU产生的是逻辑地址，而内存的就是物理地址。通常都是不一样的，所以需要地址映射。
正好是从编程人员的角度看，（不考虑解释执行）程序总是经过源程序编译，连接，运行三个阶段。在这个过程中，指令和数据就要调到内存。
地址捆绑的三种形式：
编译时：编译时就生成了绝对地址。MS-DOS的COM程序就是这样的。
加载时：编译时编译器生成可重定位代码，在加载时捆绑。
执行时：执行时才能绑定。
上面说的都是内存中的物理地址，对于编译时和加载时的地址，物理地址和CPU产生的逻辑地址都是一样的。但是对于运行时的绑定，逻辑地址（又称虚拟地址）和物理地址是不一样的。这时候就需要有一个地址映射的问题，这个问题由MMU(内存管理单元)来完成。
这个实现其实就像是分段寻址一样，有一个重定位寄存器，其实就是基址寄存器，cpu生成的都是逻辑地址，也就是说都是个偏移量，当要把数据放到内存里时，总是要将偏移量加上基址才是真正的物理地址。
用户处理的也都是逻辑地址，也就是说我们编程时查看的地址都是逻辑地址。
动态加载：
就是说只有当运行时，并且程序调用子程序时，链接程序才将子程序调到内存里，否则总是放到磁盘上存储的。它也是先检查是否子程序已经被加载，没有的时候才加载。
动态链接：
运行时才进行链接。否则程序需要的模块都将被调入到内存，浪费空间。内存的空间并不是很大，尤其它必须要装载操作系统内核和用户进程。当进程分配的空间不够大时，有两种策略：覆盖和交换。
覆盖：将内存中不再需要的空间覆盖掉，用来存放需要的数据。
交换：将暂时不用的空间的数据交换出去到辅存，需要时再调回来。
但是仍然，对内存空间的合理分配是必要的，不同方法：
1)连续分配内存：内存连续
2)分页技术：不需要连续的内存。
3)分段：用户思考。
4)连续分配内存：将内存划分为固定大小的很多分区，规定每个分区存放一个进程的数据。
这是基本思路，它的推广就是将分区想象成诸多的孔（hole），总是找合适的孔来存放进程。用孔的概念就是来说明它的一定的灵活性，孔是由一些大小不等的孔组成的，但是你看起来还是一个孔，如果进程比较小，就划出一个小孔，其他的不用，进程大的话就组成一个大孔。如果进程太多就等待，直到可以容纳为止。有一点动态分配的意思。所以它是变长分区的，而不用一个固定分区存放一个进程。
但是本质是一样的，进程分配的内存空间总是连续的。这样有好处，一个进程总是被固定在一定的范围之内，这样有利于进程保护：当进程出错时，它能影响的也只是自己所在的那一块内存，而不会导致大量的错误。但是这样会产生碎片。也就是两个进程之间总有些空间是没有使用也无法使用的。所以有了分页的方法：它允许进程的地址可以是非连续的。物理内存中还是分为固定大小的片段，叫做帧，对应的，逻辑内存（也就是cpu产生的逻辑地址的空间）也分为同样大的片段，叫做页，再同样的，辅存中对应的叫做块。
由于cpu产生的都是逻辑的地址，于是我们完全可以使它是连续的，因为用户使用的都是逻辑地址，所以我们在查看地址时看到的总是连续的，我们看到的就是逻辑内存。但是在实际的内存中它可以不是这样的。
想想吧，那么我们编程时查看的连续的内存，以及我们画的长方形的内存图，都是逻辑内存，物理内存我们是没法知道的，因为那是操作系统根据帧表分配的。帧表是什么呢？帧是物理内存中的内存片段，它是对应页的，所以帧表就是记录那些被使用的页。比如用1表示，另外不用的用0表示，当新的进程要求分配内存空间时，操作系统就查看帧表就行了，哪些部分是1，忙着呢，哪些部分是0，好可以用！
这些连续的东西对应到实际的内存的物理空间，如果用连续内存分配的方法，就是一块地址完全对应。但是用分页呢，逻辑地址看上去是连续的，但是它映射到物理地址上就可以有一些处理方法了，这里用的就是一张页表，很简单的记录着cpu上逻辑的地址对应着内存中的哪个物理地址。好像很多事我们都是这样做的。剩下的就是页的大小的问题了，想想吧，如果页太大，比如大到完全容纳一个进程，那么就和连续内存分配一样了，但是如果页太小，小到内存中一个内存单元就是一个片段，是不是也好像没问题?但是这样的话页表就太可怕了，1G的内存需要1G项个地址么？不能也不需要，所以总要设定一个合适的页大小。
其实这样的方法也就是一种重定位，逻辑地址是一个偏移量，不同的页就是不同的基址，然后基址加偏移就是物理地址了。
采用分页的好处呢？它不会产生外部碎片。但是如果到最后一个页内，它很可能会产生内部碎片的。另外，页表也需要额外的开销。
分段：
我们分析程序时，总是考虑它在内存中是怎样的。我们知道全局变量和常量是放在一起的。代码段是放在栈区的，动态分配的数据是放在堆区的。但是这些区真的存在么？即使不存在，我们查看内存时，栈区的地址都是连续的，堆区的地址也都是连续的，好像它就是各个区占一部分连续内存的。
但是你从前面方法中能看得出来么？连续内存分配是将整个进程的数据都一排溜的放在一起，分页只是分了内存片段，但是对于具体数据它是透明的，它没有对各种数据，指令还是纯数据做不同的处理。
分段的技术允许编译器定义自己的段，我们说的堆区，栈区就是一种编译器设定的。也就是这样，编译器才能够识别编程代码。这样它的很多功能就可以实现了，比如指令和数据放在不同的地方，数据是属于用户的可以修改，指令却是属于操作系统的，它可以被定义为只读，不能被改变。
分段仍然需要逻辑地址和物理地址的映射。只不过它需要的是段表，段表记录不同的数据位于什么“段”，它当然也是用地址标记的，但就好象是给内存的段取个名字一样。地址从几到几，代码段，从几到几，堆区……是不是已经很好理解了？
其实它和分页是差不多的，分页也可以这么理解。只不过分页是固定大小的。而分段却是动态分配的，并且它有不同的“使命”；
分段也会有内存碎片。
分段和分页各有优缺点，段表和页表都需要额外的开销。分页不会产生外部碎片，但是它隔离了逻辑地址和物理地址，并且毫无章法，完全动态。分段会产生外部碎片，但是它从我们的思考考虑，给内存加了别名。现在的思路总是取长补短，两者合并，分段加分页。
关键词：
硬件支持：到底采用什么方法来进行内存管理最大的决定因素是硬件支持。逻辑地址到物理地址的映射都是靠硬件来实现的。无论是连续分配还是段表还是页表，都是一帮子地址寄存器，基址寄存器记录内存片段的开始，而另一个寄存器保存长度信息等等，编程中的变长数组（其实就是堆）就是这么做的。
碎片：固定大小分配单元（分页）会产生内部碎片。而不定长的方法（多分区和分段）会产生外部碎片。
共享：分段和分页时进程总是分为了多个模块，如果它们保存的是特定的功能，那么这些模块可以是共享的。而连续分配总是一段数据都是属于一个进程。
保护：仍然是分段和分页的多个模块，如果它们保存的是特定的功能，可以设置是否只读，这就是保护。
本文转载于“http://blog.csdn.net/csulimao/article/details/9275909”
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