操作系統(tǒng)內(nèi)存知識

操作系統(tǒng)以頁框為單位為各個進(jìn)程分配內(nèi)存空間。進(jìn)程的每個頁面分別放入一個頁框中。也就是說,進(jìn)程的頁面與內(nèi)存的頁 框有一一對應(yīng)的關(guān)系。 這里給大家分享一些關(guān)于操作系統(tǒng)內(nèi)存知識，希望對大家能有所幫助。

內(nèi)存的用戶空間和內(nèi)核空間：

Linux虛擬內(nèi)存的大小為2^32(在32位的x86機(jī)器上)，內(nèi)核將這4G字節(jié)的空間分為兩部分。最高的1G字節(jié)(從虛地址0xC0000000到0xFFFFFFFF)供內(nèi)核使用，稱為“內(nèi)核空間”。而較低的3G字節(jié)(從虛地址0x00000000到0xBFFFFFFF)，供各個進(jìn)程使用，稱為“用戶空間”。

因為每個進(jìn)程可以通過系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)入內(nèi)核，因此，Linux內(nèi)核空間由系統(tǒng)內(nèi)的所有進(jìn)程共享。

于是，從具體進(jìn)程的角度來看，每個進(jìn)程可以擁有4G字節(jié)的虛擬地址空間(也叫虛擬內(nèi)存).每個進(jìn)程有各自的私有用戶空間(0～3G)，這個空間對系統(tǒng)中的其他進(jìn)程是不可見的。最高的1GB內(nèi)核空間則為所有進(jìn)程以及內(nèi)核所共享。另外，進(jìn)程的“用戶空間”也叫“地址空間”，在后面的敘述中，我們對這兩個術(shù)語不再區(qū)分。

用戶空間不是進(jìn)程共享的，而是進(jìn)程隔離的。每個進(jìn)程最大都可以有3GB的用戶空間。一個進(jìn)程對其中一個地址的訪問，與其它進(jìn)程對于同一地址的訪問絕不沖突。

什么是內(nèi)存?有何作用?

內(nèi)存可存放數(shù)據(jù)。程序執(zhí)行前需要先放到內(nèi)存中才能被CPU處理——緩和CPU與硬盤之間的速度矛盾。

在多道程序環(huán)境下，系統(tǒng)中會有多個程序并發(fā)執(zhí)行，也就 是說會有多個程序的數(shù)據(jù)需要同時放到內(nèi)存中。那么會給內(nèi)存的存儲單元編地址。

內(nèi)存地址從0 開始，每個 地址對應(yīng)一 個存儲單元。

如果計算機(jī)“按字節(jié)編址”， 則每個存儲單元大小為 1字節(jié)，即 1B，即 8個二進(jìn)制位。

如果字長為16位的計算機(jī) “按字編址”，則每個存 儲單元大小為 1個字;每個字的大小為 16 個二進(jìn)制位。

指令的工作原理：

指令的工作基于“地址”。 每個地址對應(yīng)一個數(shù)據(jù)的存儲單元。

程序經(jīng)過編譯、鏈接 后生成的指令中指明 的是邏輯地址(相對地址)，即：相對于進(jìn)程的起始地址而言。 在邏輯空間中每條指令的地址和指令中要訪問的操作數(shù)地址統(tǒng)稱為邏輯地址 。很簡單，邏輯地址就是你源程序里使用的地址，或者源代碼經(jīng)過編譯以后編譯器將一些標(biāo)號，變量轉(zhuǎn)換成的地址。

物理地址 :內(nèi)存是由若干個存儲單元組成的，每個存儲單元有一個編號，這種編號可唯一標(biāo)識一個存儲單元(絕對地址)

虛擬地址 (virtual address): CPU啟動保護(hù)模式后，程序運行在虛擬地址空間中。虛擬地址是Windows程序時運行在386保護(hù)模式下，這樣程序訪問存儲器所使用的邏輯地址稱為虛擬地注意，并不是所有的“程序”都是運行在虛擬地址中。CPU在啟動的時候是運行在實模式的，Bootloader以及內(nèi)核在初始化頁表之前并不使用虛擬地址，而是直接使用物理地址的。

線性地址(Linear Address): 是邏輯地址到物理地址變換之間的中間層。在分段部件中邏輯地址是段中的偏移地址，然后加上基地址就是線性地址。

目標(biāo)程序與可執(zhí)行程序：

目標(biāo)程序：又稱為“目的程序”，為源程序經(jīng)編譯可直接被計算機(jī)運行的機(jī)器碼集合，在計算機(jī)文件上以.obj作擴(kuò)展名，由語言處理程序(匯編程序，編譯程序，解釋程序)將源程序處理(匯編，編譯，解釋)成與之等價的由機(jī)器碼構(gòu)成的。

可執(zhí)行程序：目標(biāo)代碼盡管已經(jīng)是機(jī)器指令，但是還不能運行，因為目標(biāo)程序還沒有解決函數(shù)調(diào)用問題，需要將各個目標(biāo)程序與庫函數(shù)連接(鏈接)，才能形成完整的可執(zhí)行程序。

程序如何運行：

編譯:由編譯程序(Compiler)將用戶源代碼編譯成cpu可執(zhí)行的目標(biāo)代碼，產(chǎn)生了若干個目標(biāo)模塊(Object Module)(即若干程序段)。形成的目標(biāo)代碼，每個目標(biāo)代碼都是以0為基址順序進(jìn)行編址，原來用符號名訪問的單元用具體的數(shù)據(jù)——單元號取代。這樣生成的目標(biāo)程序占據(jù)一定的地址空間，稱為作業(yè)的邏輯地址空間，簡稱邏輯空間。

鏈接: 由鏈接程序(Linker)將編譯后形成的一組目標(biāo)模塊(程序段)，以及它們所需要的庫函數(shù)鏈接在一起，形成一個完整的裝入模塊(Load Module)。

裝入：由裝入程序(Loader)將裝入模塊裝入物理內(nèi)存。物理內(nèi)存是真實存在的插在主板內(nèi)存槽上的內(nèi)存條的容量的大小。

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