早年没有内存抽象概念，程序直接访问和操作的都是物理内存，这种内存操作方式使得操作系统中存在多进程变得完全不可能。容易引起进程崩溃

内存抽象： 在现代操作系统中，同一时间运行多个进程很正常，为了解决直接操作内存带来的问题，引入的地址空间，这允许每个进程都拥有自己的地址，在硬件上存在两个寄存器，基址寄存器和届址寄存器，第一个寄存器保存进程的开始地址，第二个寄存器保存上界，防止内存溢出。

任何操作虚拟地址的操作都会被转换为操作物理地址，每一个进程所拥有的内存地址是完全不同的，内存大小不可能容纳所有并发执行的进程，交换技术应用而生，交换的基本思想，将闲置的进程交换出内存，暂存在硬盘中，待执行时再交换回内存。

外部碎片：两个进程之间的空间太小另外进程无法使用，使用紧凑技术来解决，通过移动进程在内存中的地址，使得这些外部碎片空间被填满，使用紧凑技术回非常消耗CPU资源。

进程创建时，比进程实际需要的多分配一点内存空间用于进程的增长，或者时直接多分配一点内存空间用于进程在内存中的增长，将增长区分为数据段和栈(用于存放返回地址和局部变量)，当预留的空间不够满足增长时，操作系统首先回看相邻的内存是否空闲，如果空闲则自动分配，如果不空闲，就将整个进程移到足够容纳增长的空间内存中，如果不存在这样的内存空间，则会将闲置的进程置换出去。

对进程创建时的空间进行分配的几种算法：

临近适应算法;  从当前位置开始，搜索第一个能满足进程要求的内存空间
最佳适应算法：搜索整个链表，找到能满足进程要求最小内存的内存空间
最大适应算法：找到当前内存中最大的空闲空间
首次适应算法：从链表的第一个开始，找到第一个能满足进程要求的内存空间

虚拟内存：每个进程有用独立的逻辑地址空间，内存被分为大小相等的多个块，称为页，每个页都时一段连续的地址，对于进程来看，逻辑上貌似有很多内存空间，其中一部分对应物理内存上的一块，还有一些没加载在内存中的对应在硬盘上。

内存地址和存储单元
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呢？

内存地址：相当于酒店的房间号，存储单元相当于酒店的房间 ，存储单元的大小需要看计算机是按字节编址还是按字编址，每个字的大小为16个二进制位

进程运行原理： 编译时产生的指令只关心相对地址，实际放入内存中时再想办法根据起始位置得到绝对地址  相对地址又称为逻辑地址，绝对地址又称为物理地址

编译：高级语言翻译为机器语言 

装入的三种方式： 绝对装入、静态重定位、动态重定位 
动态重定位：编译、链接后的装入模块的地址都时从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地址依然是逻辑地址，需要一个重定位寄存器的支持

链接的三种方式：静态链接、装入时动态链接、运行时动态链接
从写程序到程序运行:  编辑源代码文件、编译(由源代码文件生成目标模块，翻译成机器语言)、链接(由目标模块生成装入模块，链接后形成完整的逻辑地址)、装入(将装入模块装入内存，装入内存后形成物理地址)

内存空间的分配与回收：
连续分配管理方式：单一连续分配、固定分区分配、动态分区分配

单一连续分配方式： 内存中分为系统区、用户区，系统区通常位于内存的低地址部分，用于存放操作系统相关数据，用户区用于存放用户进程相关数据，用户程序独占整个用户区空间

固定分区分配： 操作系统需要建立一个数据结构分区说明表，来实现各个分区的分配与回收，每个表项对应一个分区，通常按分区大小排列，每个表项包括对应分区的大小、起始地址、状态，当某用户程序要装入内存时，由操作系统内核程序根据用户程序大小检索该表，从中找到一个能满足大小的、未分配的分区，将之分配给程序，然后修改状态为“已分配”

动态分区分配：   
系统需要用什么样的数据结构记录内存的使用情况？
两种常用的数据结构：空闲分区表、空闲分区链         空闲分区链：每个分区的起始部分和末尾部分分别设置前向指针和后向指针，起始部分还可记录分区大小等信息。  

非连续分配管理方式

虚拟技术(内存空间的扩充)： 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  覆盖技术、交换技术、虚拟存储技术 

交换技术：内存空间紧张时，系统将内存中某些进程暂时换出外存，把外存中某些已具备运行条件的进程换入内存(进程在内存与磁盘间动态调度)

1、应该在外存的什么位置保存被换出的进程？ 

在具有对换功能的操作系统中，通常把磁盘空间分为文件区、对换区，文件区主要存放文件，主要追求存储空间的利用率，对文件区空间的管理采用离散分配方式，对换区空间只占磁盘空间的小部分，被换出的进程数据就存放在对换区，由于对换的速度直接影响到系统的整体速度，因此对换区空间的管理主要追求换入换出速度，对换区采用连续分配方式

2、什么时候应该交换？

3、应该换出哪些进程？

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  ：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   方法二： 重定位寄存器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