【操作系统】虚拟内存和内存管理

1.虚拟内存

我们知道单片机是没有操作系统的，所以每次写完代码，都需要借助工具把程序烧录进去，这样程序才能跑起来。另外，单片机的CPU是直接操作内存的物理地址。

在这种情况下，要想在内存中同时运行两个程序是不可能的，如果第一个程序在2000的位置写入一个新的值，将会擦掉第二个程序存放在相同位置的所有内容，所以同时运行两个程序是根本行不通的，这两个程序会立即崩溃的。

操作系统是如何解决这个问题呢？

我们可以把进程所使用的的地址隔离开来，即让操作系统为每个进程分配独立的一套虚拟地址，人人都有，大家自己在自己独立的地址运行，互不干涉。但是有个前提就是每个进程都不能访问物理迪比，至于虚拟地址最终怎么落到物理内存里，对进程来说是透明的，操作系统已经把这些都安排的明明白白了。

操作系统会提供一种机制，将不同进程的虚拟地址和不同内存的物理地址映射起来。

如果程序要访问虚拟地址的时候，由操作系统转换成不同的物理地址，这样不同的进程运行的时候，写入的是不同的物理地址，这样就不分钟冲突了。

于是，这里就引出了两种地址的概念：

• 我们程序所使用的的内存地址叫做虚拟地址。
• 实际存在硬件里面的空间地址叫做物理内存地址。

操作系统引入了虚拟内存，进程持有的虚拟地址会通过CPU芯片中的内存管理单元（MMU）的映射关系，来转换变成物理地址，然后再通过物理地址访问内存。

操作系统是如何管理虚拟地址与物理地址之间的关系呢？

主要有两种方式，