内存管理

虚拟内存和物理内存：

操作系统通过CPU芯片的内存管理单元（MMU）将虚拟地址映射为物理地址。

内存分段：内存分段是将程序根据逻辑分为若干段(代码段、数据段、堆段、栈段等)。虚拟地址通过段表（段选择因子和段偏移量）映射物理内存。

缺点：外部内存碎片。内存交换（swap）解决碎片----借用磁盘，重新分配内存（效率很低，性能瓶颈）。

内存分页：分页是把整个虚拟和物理内存空间切成一段段固定尺寸的大小。Linux下，每页的大小是4KB。虚拟地址与物理地址之间通过页表（页号和页内偏移量）来映射。

缺点：内部内存碎片。

更进一步地，分页的方式使得我们在加载程序的时候，不再需要一次性都把程序加载到物理内存中。我们完全可以在进行虚拟内存和物理内存的页之间的映射之后，并不真的把页加载到物理内存里，而是只有在程序运行中，需要用到对应虚拟内存页里面的指令和数据时，再加载到物理内存里面去。

如果内存空间不够，操作系统会把其他正在运行的进程中的「最近没被使用」的内存页面给释放掉，也就是暂时写在硬盘上，称为换出（Swap Out）。一旦需要的时候，再加载进来，称为换入（Swap In）。所以，一次性写入磁盘的也只有少数的一个页或者几个页，不会花太多时间，内存交换的效率就相对比较高。

扩展（多级页表TLB）：可以减少创建页表占用的内存消耗。

段页式内存管理：先分段，再在段内分页，提高内存利用率。

---------------------------虚拟内存的作用？？？？？？？？？

第一，虚拟内存可以使得进程对运行内存超过物理内存大小，因为程序运行符合局部性原理，CPU 访问内存会有很明显的重复访问的倾向性，对于那些没有被经常使用到的内存，我们可以把它换出到物理内存之外，比如硬盘上的 swap 区域。
第二，由于每个进程都有自己的页表，所以每个进程的虚拟内存空间就是相互独立的。进程也没有办法访问其他进程的页表，所以这些页表是私有的，这就解决了多进程之间地址冲突的问题。
第三，页表里的页表项中除了物理地址之外，还有一些标记属性的比特，比如控制一个页的读写权限，标记该页是否存在等。在内存访问方面，操作系统提供了更好的安全性。