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前言

一个本硕双非的小菜鸡，备战24年秋招，计划学习操作系统并完成6.0S81，加油！
本文总结自B站【哈工大】操作系统 李治军（全32讲）
老师课程讲的非常好，感谢
【哈工大】操作系统 李治军（全32讲）

内存使用与分段

程序需要放在内存中，程序需要在内存中取。取值执行程序，内存也就跟着使用了。

内存使用方法：将程序放入内存中，并让程序执行起来

如何把程序放入内存中并执行？
用磁盘将程序读到内存中
要想程序正常执行（这段例程），根据call40就必须要求main也要放在真实物理地址40处。程序要从0地址开始，一句一句放进去，然后pc=0开始取值执行。但有个问题：0地址并不是可供一个程序使用。

正确方法：应该是在内存中找一段空闲的内存，然后将这段程序放在这段空闲内存中。

解决：使用逻辑地址。修改程序中的内存地址的操作叫做重定位

什么时候完成重定位？

**1．编译时：**对于嵌入式系统可以在编译时完成重定位，但不灵活；

**2．载入时：**程序加载到内存的时候，比较灵活（非嵌入式系统一般都采用载入时进行重定位）； 如程序从磁盘载入到内存时，程序中的内存地址（地址偏移量）统统加上程序所在基址；

重定位优缺点：

编译时重定位的程序只能放在内存固定位置（死板，编译时需要确定存放程序的空闲内存的基址）；

载入时重定位的程序一旦载入内存就不能动了（灵活，载入时才确定存放程序的空闲内存的基址）；

进程阻塞长时间不用，不能让他一直占用内存。使用交换机制

那么首先让一个程序编译好了，这个时候程序里面的都地址不需要修改，然后接下来让他执行需要创建进程（pcb）。那么需要在内存中找一段空闲的内存，然后把这个这段空闲的起始地址（基地址）找到并赋给PCB。然后把这段程序放到这一段空闲内存中，然后接下来在上下文切换的时候，基址就变成了基址寄存器，然后每执行一条指令的时候进行取值都要执行地址翻译（就是要取出一条地址，再拿PCB中的基址（基址寄存器中））那么一翻译就找到了你这条指令实际使用的物理内存的地址。

程序分段对于存储的好处（分段存储采用的是分治思想）

好处1：不是将整个程序放入内存，而是将各段分别放入内存，提高内存利用率；
好处2：在做swap时，不是把整个进程换入或换出，而是把进程的某个段换入或换出，提高了swap效率；且减少了swap次数；
好处3： 程序段或代码段是只读的；（变量集）数据段是可写的；分段存储可以避免代码被误写的场景；

每个进程也有自己的段表（用于存储程序多个段的基址）LDT表

可以把操作系统看作一个进程，操作系统对应的段表就是GDT表

进程一对应的段表就是LDT表

操作系统这个表放在gtd表里面，然后每个进程有自己的ldt表。那么在进程切换的时候ldt跟着切换，则在每次进行地址翻译的时候，根据ldt表里面来对应的基址、数据段和代码段找到程序中那个逻辑地址，所以完成了重定位过程就到物理地址可以去真正执行这条指令

在程序分段情况下使用内存的步骤；

步骤1：把程序分为多个段，包括代码段，数据段等；

步骤2：每个段在内存中找到一块空闲内存，并把这一段内存基址（起始地址）送入LDT表存储（如表1结构）；LDT表就存储了该程序多个段的段基址；

步骤3：把LDT表赋值给对应进程的PCB； 至此程序已经被载入到内存中了；

最后：PC寄存器根据pcb设置初值，取指执行取指执行，在每执行一条指令的时候， 都查询LDT表找到段基址，并把该段基址加上地址偏移量得到物理内存地址，以进行后续的寻址操作；

补充： ldt表基址送入ldtr寄存器；