操作系统内存知识

操作系统以页框为单位为各个进程分配内存空间。进程的每个页面分别放入一个页框中。也就是说,进程的页面与内存的页 框有一一对应的关系。 这里给大家分享一些关于操作系统内存知识，希望对大家能有所帮助。

内存的用户空间和内核空间：

Linux虚拟内存的大小为2^32(在32位的x86机器上)，内核将这4G字节的空间分为两部分。最高的1G字节(从虚地址0xC0000000到0xFFFFFFFF)供内核使用，称为“内核空间”。而较低的3G字节(从虚地址0x00000000到0xBFFFFFFF)，供各个进程使用，称为“用户空间”。

因为每个进程可以通过系统调用进入内核，因此，Linux内核空间由系统内的所有进程共享。

于是，从具体进程的角度来看，每个进程可以拥有4G字节的虚拟地址空间(也叫虚拟内存).每个进程有各自的私有用户空间(0～3G)，这个空间对系统中的其他进程是不可见的。最高的1GB内核空间则为所有进程以及内核所共享。另外，进程的“用户空间”也叫“地址空间”，在后面的叙述中，我们对这两个术语不再区分。

用户空间不是进程共享的，而是进程隔离的。每个进程最大都可以有3GB的用户空间。一个进程对其中一个地址的访问，与其它进程对于同一地址的访问绝不冲突。

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。

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。那么会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。

指令的工作原理：

指令的工作基于“地址”。 每个地址对应一个数据的存储单元。

程序经过编译、链接 后生成的指令中指明 的是逻辑地址(相对地址)，即：相对于进程的起始地址而言。 在逻辑空间中每条指令的地址和指令中要访问的操作数地址统称为逻辑地址 。很简单，逻辑地址就是你源程序里使用的地址，或者源代码经过编译以后编译器将一些标号，变量转换成的地址。

物理地址 :内存是由若干个存储单元组成的，每个存储单元有一个编号，这种编号可唯一标识一个存储单元(绝对地址)

虚拟地址 (virtual address): CPU启动保护模式后，程序运行在虚拟地址空间中。虚拟地址是Windows程序时运行在386保护模式下，这样程序访问存储器所使用的逻辑地址称为虚拟地注意，并不是所有的“程序”都是运行在虚拟地址中。CPU在启动的时候是运行在实模式的，Bootloader以及内核在初始化页表之前并不使用虚拟地址，而是直接使用物理地址的。

线性地址(Linear Address): 是逻辑地址到物理地址变换之间的中间层。在分段部件中逻辑地址是段中的偏移地址，然后加上基地址就是线性地址。

目标程序与可执行程序：

目标程序：又称为“目的程序”，为源程序经编译可直接被计算机运行的机器码集合，在计算机文件上以.obj作扩展名，由语言处理程序(汇编程序，编译程序，解释程序)将源程序处理(汇编，编译，解释)成与之等价的由机器码构成的。

可执行程序：目标代码尽管已经是机器指令，但是还不能运行，因为目标程序还没有解决函数调用问题，需要将各个目标程序与库函数连接(链接)，才能形成完整的可执行程序。

程序如何运行：

编译:由编译程序(Compiler)将用户源代码编译成cpu可执行的目标代码，产生了若干个目标模块(Object Module)(即若干程序段)。形成的目标代码，每个目标代码都是以0为基址顺序进行编址，原来用符号名访问的单元用具体的数据——单元号取代。这样生成的目标程序占据一定的地址空间，称为作业的逻辑地址空间，简称逻辑空间。

链接: 由链接程序(Linker)将编译后形成的一组目标模块(程序段)，以及它们所需要的库函数链接在一起，形成一个完整的装入模块(Load Module)。

装入：由装入程序(Loader)将装入模块装入物理内存。物理内存是真实存在的插在主板内存槽上的内存条的容量的大小。

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