# 4.1 内存管理概念

## 一、内存管理的基本概念

### 1.1 什么是内存管理

内存管理是操作系统对内存的分配、回收、保护和扩充的管理功能。

### 1.2 内存管理的功能

1. **内存分配与回收**：为进程分配内存空间，进程结束后回收
2. **地址映射**：将逻辑地址转换为物理地址
3. **内存保护**：防止进程越界访问
4. **内存扩充**：利用虚拟存储技术扩充内存

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## 二、程序的装入与链接

### 2.1 程序的处理步骤

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源代码 → 编译 → 目标模块 → 链接 → 装入模块 → 装入 → 内存
```

### 2.2 链接方式

#### 静态链接

**定义**：在程序运行前，将所有目标模块和库函数链接成一个完整的装入模块。

**优点**：
- 无需运行时链接
- 执行速度快

**缺点**：
- 装入模块庞大
- 难以共享库函数
- 难以更新库函数

#### 装入时动态链接

**定义**：在装入内存时，边装入边链接。

**优点**：
- 便于修改和更新
- 便于实现对目标模块的共享

#### 运行时动态链接

**定义**：在程序执行时，需要某个模块才进行链接。

**优点**：
- 节省内存空间
- 加快装入速度
- 便于共享

### 2.3 装入方式

#### 绝对装入

**定义**：编译时产生绝对地址的目标代码，装入时直接装入指定位置。

**特点**：
- 地址在编译时确定
- 只适用于单道程序

#### 可重定位装入（静态重定位）

**定义**：编译时产生相对地址的目标代码，装入时根据内存情况重定位。

**特点**：
- 地址在装入时确定
- 需要重定位寄存器
- 装入后不能移动

#### 动态运行时装入（动态重定位）

**定义**：编译时产生相对地址，执行时才进行地址转换。

**特点**：
- 地址在执行时确定
- 需要地址转换机构（MMU）
- 可以移动程序
- 支持虚拟存储

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## 三、逻辑地址与物理地址

### 3.1 逻辑地址（虚拟地址）

**定义**：程序中使用的地址，从0开始编址。

**特点**：
- 程序员可见
- 相对地址
- 连续的地址空间

### 3.2 物理地址

**定义**：内存单元的实际地址。

**特点**：
- 硬件可见
- 绝对地址
- 可能不连续

### 3.3 地址转换

**重定位**：将逻辑地址转换为物理地址的过程。

**静态重定位**：在装入时完成
**动态重定位**：在执行时完成

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## 四、内存保护

### 4.1 内存保护的目的

- 防止进程越界访问
- 防止进程访问操作系统区域
- 防止进程间相互干扰

### 4.2 内存保护的方法

#### 界限寄存器

**方法**：
- 基址寄存器：存放程序的起始地址
- 限长寄存器：存放程序的长度

**检查**：
- 逻辑地址 < 限长寄存器
- 物理地址 = 逻辑地址 + 基址寄存器

#### 页表保护

**方法**：
- 页表项中设置保护位
- 检查访问权限（读/写/执行）

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## 五、考研重点

1. **程序的处理步骤**：编译、链接、装入
2. **链接方式**：静态链接、装入时动态链接、运行时动态链接
3. **装入方式**：绝对装入、可重定位装入、动态运行时装入
4. **逻辑地址与物理地址**：概念和转换
5. **内存保护**：界限寄存器、页表保护

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*下一节：4.2 连续分配管理方式*