存储器的层次：
分为 寄存器 、 主存（内存） 和 辅存（外存） 三个层次。
主存 ： 高速缓冲存储器、主存储器、磁盘缓冲存储器，
主存又称为可执行存储器；
辅存 ： 固定磁盘存储器、可移动的外部存储器；
其可长期保存数据，但不能被处理器直接访问。
此处针对的是在OS层面上对主存（内存）的管理。
内(主)存储器管理的主要功能： ① 逻辑地址到物理地址的转换 ② 内存（主存）空间的分配与回收 ③ 内存信息（数据）的共享与保护 ④ 内存的逻辑扩充（虚拟存储器的实现）
一个用户程序在运行之前需要经历若干步骤，为了执行，程序应被调入内存并放在进程内：
在这些步骤中，地址可能有不同的表示形式：
符号（源程序中），可重定位的地址（目标模块），绝对地址（内存映像）
逻辑地址 ：目标代码的相对编址。由CPU生成，也称为虚拟地址
物理地址 ：内存存储单元的编址，内存单元的实际地址
逻辑地址空间 ：目标代码用逻辑地址编址对应的区域
内存存储空间 ：内存若干存储单元用物理地址编址对应的区域
重定位 ：逻辑地址转换为物理地址的操作（过程）
接下来，将指令与数据捆绑到内存地址，可以在以下步骤的任何一步中执行：
编译时 ：MS-DOS的COM格式程序
加载时 ：编译器生成可重定位代码
执行时 ：进程在执行时可以从一个内存段移到另一内存段，那么捆绑必须延迟到执行时才进行。
运行时从虚拟地址映射到物理地址的硬件设备称为 内存管理单元(MMU)
用户进程所生成的地址在送交内存之前，都将加上重定位寄存器的值。
用户程序处理的是逻辑地址，它不会看到真实的物理地址 。
原理图如下：
例如：
重定位的方式：
静态重定位 ：目标代码装入内存时，一次性进行逻辑地址到物理地址的地址转换。
动态重定位 ：目标代码装入内存时，先不进行地址转换（即原代码装入），在执行时,再实施地址转换。
内存分配的方式 ： 连续分配 和 非连续分配
内存通常分为两个区域：
一个用于驻留 操作系统 ，常与中断向量一起放在 低内存
另一个用于 用户进程 ，常放在 高内存 。
一、连续分配
四种方式：
①单一连续区分配
②固定分区分配
③可变（动态）分区分配
④可重定位分区分配
①单分区分配方法（Single-partition allocation ）
重定位寄存器方案 用来保护用户进程之间，用户进程与操作系统之 间不会相互修改代码与数据
重定位寄存器 包含了最小的物理地址； 界限寄存器 包含了逻辑地址的范围，每个逻辑地址必须小于界限寄存器
②固定分区分配
- 算法思想
内存可用区划分成若干个大小固定的存区，每个存区分别装入一道作业的代码（数据）。
- 算法实现
建立分区说明表，记录各分区大小、地址及分配情况
例如：
分区号
|
分区大小
|
起始地址
|
状态
—|—|—|—
1
|
12k
|
20k
|
已分配
2
|
32k
|
32k
|
已分配
3
|
64k
|
64k
|
已分配
4
|
128k
|
128k
|
空闲
5
| | |
分配：查分区说明表，找到一个足够大的空闲分区分配之；
回收：将回收分区对应的分区说明表状态改为“空闲”。
优点：内存可同时装入多道作业代码，算法实现简单；
缺点：存在浪费（分区一次性全部分配出去）；会产生内部碎片。
③动态存储分配问题
算法思想：事先不划分分区，待作业需要分配内存时，再按需分配划分分区（分区的大小及个数不固定）。
数据结构:空闲分区表或空闲分区链表 —- > 记录空闲分区的大小、地址等
空闲分区链表状况： 
分配 ：查空闲分区链表，找到第一个足够大的分区，将其一分为二分配之；
分配策略（算法） ：首次适应算法，循环首次适应算法，最佳适应算法，最差适应算法
回收 ：先将回收分区与相邻空闲分区合并再修改空闲分区链表。
回收算法 ：前邻接合并，后邻接合并，前、后邻接合并，不邻接处理
- 优、缺点
按需分配，可解决浪费问题；
分配算法复杂，会产生外部碎片；
邻接合并系统开销大。
- 碎片问题
碎片:可变分区分配过程中形成的若干个非常小的无法再利用的小分区，形成外部碎片
碎片 分为 外部碎片 和 内部碎片 。
处理碎片的方法：
1.紧缩（compaction，拼接）：用来降低外部碎片移动内存内容，以便所有空闲空间合并成一整块。
如果重定位是动态的，是在运行时进行的，那么就能采用紧缩
2.另一种可能解决外部碎片问题的方法是允许物理地址空间为非连续，这样只要有物理内存就可为进程分配：分页或分段
④可重定位分区分配
- 算法思想
在可变分区分配算法的基础上，采用动态重定位方式装入程序（数据）。当无足够大的分区供分配时，若总的空闲存储容量够用，则将各分区中的内容向内存一端移动（紧凑），使另一端形成一个大的空闲分区，然后再分配。
例：前例若要为作业10分配120k的存储空间，因无足够大分区（总空闲容量290k），则先进行合并处理：
内存的非连续分配方式见下篇。
