一. 用戶程序的地址空間

內(nèi)存也稱主存，是指CPU能直接存取指令和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行操作的中心。

外存也稱輔存，是指一些外部的存儲(chǔ)設(shè)備，例如硬盤、軟盤和磁帶等存儲(chǔ)器。用戶的程序和數(shù)據(jù)，通過I/O系統(tǒng)接口，從外部設(shè)備中讀到內(nèi)存中才能運(yùn)行。

圖 內(nèi)存在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位

典型存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)

按照速度、容量和成本劃分，存儲(chǔ)器系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)，如下圖所示。

圖4-2 典型的存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)

請思考：我們平時(shí)常用的便攜存儲(chǔ)器，如光盤、U盤、活動(dòng)硬盤等，它們屬于內(nèi)存還是外存，存取速度處于哪個(gè)層次呢？

用戶程序的地址空間

想一想：用戶源程序進(jìn)入系統(tǒng)到在機(jī)器上運(yùn)行要經(jīng)歷如下5個(gè)步驟，請為他們排序吧。

二. 重定位的概念

在這一部分，我們要進(jìn)一步學(xué)習(xí)5個(gè)存儲(chǔ)管理中非常重要的概念。

邏輯地址：用戶程序的目標(biāo)模塊都以0為基地址順序編址的，這種地址稱為邏輯地址，也稱為相對地址。

物理地址：內(nèi)存中各物理存儲(chǔ)單元的地址是從統(tǒng)一的基地址開始順序編址的，這種地址稱為物理地址，也稱為絕對地址。

邏輯地址空間：由程序中邏輯地址組成的地址范圍叫做邏輯地址空間，或簡稱為地址空間。

物理地址空間：由內(nèi)存中一系列存儲(chǔ)單元所限定的地址范圍稱作物理地址空間，或簡稱為物理空間，內(nèi)存空間。

重定位：程序和數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存時(shí)，需對目標(biāo)程序中的地址進(jìn)行修改。這種把邏輯地址轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)存物理地址的過程稱作重定位。

圖 重定位示意圖

對程序進(jìn)行重定位的技術(shù)按重定位的時(shí)機(jī)可分為靜態(tài)重定位和動(dòng)態(tài)重定位兩種。

（1）靜態(tài)重定位

靜態(tài)重定位是在目標(biāo)程序裝入內(nèi)存時(shí)，由裝入程序?qū)δ繕?biāo)程序中的指令和數(shù)據(jù)的地址進(jìn)行修改，即把程序的邏輯地址都改成實(shí)際的內(nèi)存地址。靜態(tài)重定位的時(shí)機(jī)是在程序裝入時(shí)一次完成，在程序運(yùn)行期間不再進(jìn)行重定位。

靜態(tài)重定位

（2）動(dòng)態(tài)重定位

動(dòng)態(tài)重定位是在程序執(zhí)行期間，每次訪問內(nèi)存之前進(jìn)行重定位。動(dòng)態(tài)重定位靠硬件地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

動(dòng)態(tài)重定位

（3)對換技術(shù)

對換技術(shù)也稱作交換技術(shù)，它的實(shí)現(xiàn)方式就類似于日常生活中幾個(gè)單位租用一個(gè)會(huì)議廳那樣，甲單位租用時(shí)間到了，就退出會(huì)議廳，由乙單位使用；乙單位到時(shí)后，也退出去，由丙單位使用，等等。如甲單位還需使用，就再租用，由管理者安排占用時(shí)間。

在多道程序環(huán)境中可以采用對換技術(shù)。此時(shí)，內(nèi)存中保留多個(gè)進(jìn)程。當(dāng)內(nèi)存空間不足以容納要求進(jìn)入內(nèi)存的進(jìn)程時(shí)，系統(tǒng)就把內(nèi)存中暫時(shí)不能運(yùn)行的進(jìn)程（包括程序和數(shù)據(jù)）換出到外存上，騰出內(nèi)存空間，把具備運(yùn)行條件的進(jìn)程從外存換到內(nèi)存中。在UNIX/Linux系統(tǒng)中對內(nèi)存的管理就利用了這種多道程序的對換技術(shù)，如圖4-6所示。

對換兩個(gè)進(jìn)程