内存管理：程序是如何被优雅的装载到内存中

内存管理：程序是如何被优雅的装载到内存中

一、内存交换

1. 内存是为了弥补硬盘与CPU间的速度鸿沟的。
2. 内存交换：同时运行多个程序时，所有程序的总体积往往超过内存容量，当有新程序需要加载到内存时，系统会将闲着的整个程序从内存暂时挪到硬盘，为新程序腾出空间，需要执行旧程序时再重新腾出其他空闲程序，将旧程序挪回内存。
3. 内存收缩：内存交换时，内存中不同程序间会产生较小的不连续的小间隔，形成内存碎片，这些碎片较小，很难分配给新的程序，导致内存空间浪费，这这时会从左到右依次将程序在内存中挪移，使被使用空间变得连续，达到消灭碎片的目的，但是这种挪移成本较高。
4. 动态增长问题：当程序所需内存动态增长时，若相邻空间空闲则直接使用，否则会将整个进程移到更大的连续空间去，若空间不满足，则会触发交换机制，成本较高；一种解决方案就是，程序在申请内存时，多申请一些来满足可预期的动态增长。

二、空闲内存管理

1. 位图法：每个内存块都对应一个位，用1和0表示是否被使用，优点是快速明了；缺点是位图占空间，内存块较小时尤其显著。另外当程序末尾占用不满一个块时，会浪费空间。
2. 链表法：通过链表节点将一个进程所占内存块关联起来。如何从链表中找到一块合适的内存空间，首次适应算法、下次适配算法、最佳适配算法、最差适配算法、快速适配算法

三、虚拟内存：小内存运行大程序

它的基本思想就是，每个程序拥有自己的地址空间，尤其注意后面的自己的地址空间，然后这个空间可以被分割成多个块，每一个块我们称之为页（page）或者叫页面，对于这些页来说，它们的地址是连续的，同时它们的地址是虚拟的，并不是真正的物理内存地址，那怎么办？程序运行需要读到真正的物理内存地址，别跟我玩虚的，这就需要一套映射机制，然后MMU出现了，MMU全称叫做：Memory Managment Unit，即内存管理单元，正常来说，CPU读某个内存地址数据的时候，会把对应的地址发到内存总线上，但是在虚拟内存的情况下，直接发到内存总线上肯定是找不到对应的内存地址的，这时候CPU会把虚拟地址告诉MMU，让MMU帮我们找到对应的内存地址，没错，MMU就是一个地址转换的中转站。

1. 对于程序来说，不需要像内存交换那样把所有的指令都加载到内存中才能运行，可以单独运行某一页的指令。
2. 当进程的某一页不在内存中的时候，CPU会在这个页加载到内存的过程中去执行其他的进程。