（备战招聘）操作系统之存储和寻址
操作系统的存储和寻址是较为重要的一部分，这里面有很多精髓的思想在里面，涉及到很多知识点，例如寻址空间（逻辑内存）、物理内存（实际拥有的内存）、虚拟内存（通常在硬盘上，固态或者机械硬盘上开辟的空间），因此我打算通过一种较为形象具体的方法来给大家讲解我的理解。
先说一下操作系统的存储
计算机的存储主要是层级结构化的，如图所示，从下至上的速度由慢到快，相应的成本也越来越高，所以容量也越来越小，价格越来越贵。
硬盘：数据长久存放，容量比较大
内存：关机数据就会消失，快速随机访问
CPU：运算模块和缓存模块，缓存分为不同级别
寄存器：离CPU运算单元最近的部分
好的 那么给出一个地址，如何在层次性的存储结构中找到相关的数据呢，下面就要引入寻址的概念
首先要讲讲寻址空间，寻址空间为每一个进程可以取到的地址的范围，与机器上物理内存的大小是没有关系的，相当于一个逻辑上的概念，例如32位操作系统的寻址空间为bit，也就是4G，64位的操作系统的寻址空间为bit也就是大概60TB的大小。
下面举出一个寻址例子
比如给你一个指针P,如何找出它对应的数据并读出呢？
int n=*P
汇编语言为MOV EXA,[EBA]
给出一个指针P，首先其指向的内存为逻辑内存（上面讲的寻址空间），然后计算机操作系统通过建立一个逻辑内存与物理内存的对应关系，但是存在一个问题，因为逻辑内存普遍较大，因此有可能出现逻辑内存大于物理内存的现象，那么多出来的内存在哪里呢？答案就是虚拟内存里面，操作系统一般都会在硬盘空间开辟一块地方用作虚拟内存，假如指针P的寻址指向的是虚拟内存，那么就需要把虚拟内存中的数放入物理内存中，比如指针P指向一个4字节的整数，那么不能每次都这么繁琐的操作吧，所以操作系统中不是仅仅把P这样一个数的数据放过去，而是把P所在的数据分页整体放入物理内存中。
但是上面所述又存在一个问题，比如一个进程A占用1-200，进程B占用201-205，进程C占用206-300的地址空间，然后进程B结束后，201-205的空间就空出来了，假如这样的情况越来越多，那么内存中就会出现很多细小空闲的空间碎片，这时候操作系统就通过算法找寻出这些细小的空间碎片，然后将这些小碎片空间（不常用的物理内存）汇总交换回硬盘上的虚拟内存里，这样就保证了物理内存的高效性。
然后接着上面的，当数据被放入物理内存中的时候，接下来的操作就是把数据放入寄存器EXA里面就可以了。
上面所讲的就是寻址的过程，一个系统如果绝大部分的数据都在物理内存里面，那么系统速度很快，如果物理内存的使用量过多，就会发生频繁的分裂和与硬盘虚拟内存的交换，由于硬盘的速度较慢，所以就会影响到整个系统运行速度的稳定。