五、操作系统——内存相关基础知识和进程运行的基本原理（详解）

一、概述

二、什么是内存？有何作用？

内存是用于存放数据的硬件。程序在执行之前，需要先放到内存中才能被CPU处理。
平时，我们各种各样的软件都是存储在外存（辅存）里。电脑的话，一般是存储在硬盘里，但是硬盘是一种慢速的设备，而CPU是一种超快速的设备。所以，如果CPU要处理的程序、数据直接从硬盘（外存）当中存取的话，CPU会有大量的时间在等待外存的存取操作的完成。这里就出现了外存与CPU的速度矛盾，因此引入了内存。

三、几个常用的数量单位

四、进程的运行原理——指令

可见，我们写的代码要翻译成CPU能识别的指令。这些指令会告诉CPU应该去内存的哪个地址存/取数据，这个数据应该做什么样的处理。在这个例子中，指令中直接给出了变量x的实际存放地址（物理地址）。
但实际在生成机器指令的时候并不知道该进程的数据会被放到什么位置。所以编译生成的指令中一般是使用逻辑地址（相对地址）

五、逻辑地址 VS 物理地址

六、从写程序到程序的运行流程

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）
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
装入（装载）：由装入程序将装入模块装入内存运行

但是，如果我们把装入模块放入了起始内存地址为100的存储单元中时，这些指令中包含的地址参数其实就是错误的。比如下图中的80应该该为180。

如何解决这个问题呢？

这里引入了装入的三种方式（用三种不同的方法完成逻辑地址到物理地址的转换）：

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。
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）
动态重定位：又称动态运行时装入。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。

七、链接的三种方式

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。
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。
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。

八、总结