安全基礎 14 基本記憶體管理

記憶體架構：

記憶體架構由快取、主存、磁碟等組成。快取的特點是低容量、高速度、**格；主存的特點是中容量、中速度、中**；磁碟則是大容量、低速度、低成本的儲存媒介。

記憶體管理：

記憶體管理就是對記憶體架構進行管理，使程式在記憶體架構的任何乙個層次上的存放對於使用者來說都是一樣的。使用者無需擔心自己的程式是存在快取、主存還是磁碟，反正執行、計算、輸出的結果都一樣。

記憶體管理要達到如下兩個目標：

這兩個目標就是衡量乙個記憶體管理系統是否完善的標準。它是所有記憶體管理系統必須提供的基本抽象。

虛擬記憶體的中心思想是將物理主存擴大到便宜、大容量的磁碟上，即將磁碟空間看作是主存空間的一部分。使用者程式存放在磁碟上就相當於存放在主存內。

虛擬記憶體是作業系統發展歷史上的乙個革命性突破，它也是使作業系統變得更加複雜的乙個主要因素。因為有了虛擬記憶體，我們編寫的程式從此不再受尺寸的限制（當然還是受制於虛位址空間大小的限制）。

根據作業系統是否占用rom或我們是否釆用記憶體對映的輸入輸出來分，存在兩種模式：

1、作業系統占用ram的底層，使用者程式占用ram的上層。

2、作業系統占用ram的底層和位於使用者程式位址空間上面的rom。使用者程式位於中間。

第2種模式又分為三種情況：

1、沒有使用記憶體對映的輸入輸出，rom裡面全部是作業系統。

2、使用了記憶體對映的輸入輸岀，rom的一部分是作業系統，另一部分屬於i/o裝置。

3、使用了記憶體對映的輸入輸出，rom全部屬於i/o裝置。

在單道程式設計環境下，整個記憶體裡面只有兩個程式：乙個是使用者程式，乙個是作業系統。由於只有乙個使用者程式，而作業系統所占用的記憶體空間是恆定的，我們可以將使用者程式總是載入到同乙個記憶體位址上，即使用者程式永遠從同乙個地方公升始執行。

在這種管理方式下，os永遠跳轉到同乙個地方來啟動使用者程式。這樣使用者程式裡面的位址都可以事先計算出來，即在程式執行前就計算出所有實體地址。這種在執行前將實體地址計算好的方式叫做靜態位址翻譯。

多道程式設計可以極大地改善cpu和記憶體的效率，改善使用者響應時間。但作業系統的複雜性也會隨之增加。

在多道程式設計的情況下，無法將程式總是加到固定的記憶體位址上，也就是無法使用靜態位址翻譯。這樣我們就必須在程式載入完畢後才能計算實體地址，也就是在程式執行時進行位址翻譯，這種翻譯稱為動態位址翻譯。