內存分配方式與內存分配算法
內存分配方式有兩種，連續內存分配方式和離散內存分配方式。不同的分配方式又有不同的分配算法。
內存分配算法，其實就是：有一大塊空閑的資源，如何合理地分配資源？內存分配的思想可以用到很多其他的領域。比如Java虛擬機是如何將內存分配與回收的？再比如文件系統是如何將磁盤塊分配與回收的？其本質就是如何把空閑的資源分配出去，分配之后又如何回收？目標就是分配快，回收也快，而且還不浪費。那么，就需要根據資源的特點、以及應用場景做權衡從而選擇何種方式進行分配與回收。
①連續內存分配方式
1）固定分區分配
將內存划分成若干個固定大小的塊。將程序裝入塊中即可。內存划分成各個塊之后，塊大小不再改變。當然，划分塊的方式有：所有的塊大小相等；划分的塊大小不相等。
這種方式，在實際的內存分配之前，就已經知道了所有的內存塊大小了。
2）動態分區分配
需要一個空閑表 或者 空閑鏈 來記錄目前系統中空間的內存區域。在內存分配時，需要查找空間表或空閑鏈找到一塊內存分配給當前進程。
動態分區分配算法：
a)首次適應法
b)循環首次適應法
c)最佳適應法
d)最壞適應法
e)快速適應法
3）可重定位分區分配
說白了，就是增加了內存移動的功能。由於若干次內存分配與回收之后，各個空閑的內存塊不連續了。通過“重定位”，將已經分配的內存“緊湊”在一塊（就類似於JVM垃圾回收中的復制算法）從而空出一大塊空閑的內存出來。
”緊湊“是需要開銷的，比如需要重新計算 地址，這也為什么JVM垃圾回收會導致STW的原因。
而離散分配方式--不管是分頁還是分段，都是直接將程序放到各個離散的頁中。從而就不存在“緊湊”一說了。
連續內存分配方式涉及兩種操作：內存分配操作 和 內存回收操作
②離散內存分配方式
內存資源是有限的，程序要運行，必須得加載到內存。如果內存已經滿了，而現在又有新的程序要運行，怎么辦？---SWAP
把當前不用的程序(數據)先換出內存，從而就有空間 加載當前需要運行的程序的一部分數據進入內存，這樣大大提高了內存的利用率。
由於牽涉到換入與換出，前面的連續內存分配方式就有點不適用了。因為，最明顯的一個問題：對於連續內存分配方式，究竟換出哪部分數據呢？
而這種只裝入部分"數據"就可以使程序運行的機制，就是虛擬存儲器的本質。
1）分頁存儲管理
將進程的邏輯地址空間分成若干大小相等的頁面；同時，也將物理內存分成相等大小的頁面(稱為塊或frame)。在為進程分配內存時，以塊為單位將進程的若干頁 可以 裝入到內存中多個不鄰接的物理塊中。
從上可以看出：“離散” 體現在：進程在內存中分配的空間(物理塊)是不連續的。而對於連續分配方式，進程在內存的分配的空間是連續的。
現在考慮32位系統，每個物理塊的大小為4KB。如何把邏輯地址 轉換成 物理地址？
對每個進程而言，都有着自己的頁表。頁表的本質就是邏輯地址到物理地址的映射。
分頁存儲中的邏輯地址的結構如下：
1）由於進程的邏輯頁面大小與物理塊(頁幀)大小相同，故都為4K，因此需要12個位表示4K的大小（2^12=4K），即圖中的【0-11】
2）【12-31】表示的是頁號。一共有20個位表示頁號，也即：對於一個進程而言，一共可以有1M(2^20=1M)個頁。
3）每個進程的邏輯地址空間范圍為0-2^32-1，因為：每個頁大小為4K，一共有1M個頁。故進程可用的邏輯空間為2^32B
邏輯地址到物理地址的轉換需要用到頁表。具體細節是有一個“地址變換機構”，它有一個寄存器保存頁表在內存的起始地址 以及 頁表的長度。
上面提到，一個進程最多可以有1M個頁，故頁表就有1M個頁表項。假設每個頁表項只有1B，那頁表的大小也有1MB，所以：一般而言，頁表也是很大的，不能全放在寄存器中，故頁表也是存儲在內存中的。（有些機器有“快表”，快表就是一個寄存器，它保存了頁表中的部分表項）；其次，也可以使用多級頁表以解決單個頁表太大的問題。
那現在給定一個邏輯地址，怎么知道其物理地址呢？
①將【12-31】位的頁號與 頁表的長度比較。頁號不能大於頁表長度，否則越界。
②根據頁號 找到 該頁號所在的頁表項，即該頁號對應着哪個頁表項。因為，頁表項里面就存放着物理地址。
那如何查找頁表項呢？將頁號乘以頁表項的長度（每個頁表項，其實就是一個邏輯的頁 到 物理頁 的映射信息），就知道了該邏輯頁對應着哪個頁表項(根據頁號匹配頁表項一般是由硬件完成的)
然后，正如前面提到，頁表也是保存在內存中的，故需要頁表的內存始址（這是也為什么地址變換機構 保存 頁表在內存的起始地址的原因），將頁表始址 與 上面的乘積相加，就得到了該邏輯頁對應的頁表項的物理地址。讀這個頁表項的物理地址中的內容，就知道了該邏輯頁對應的物理塊地址（物理地址）。從而，就完成了邏輯地址到物理地址的轉換。
從上面可以看出，CPU每存取一個數據時，需要兩次訪問主存。一次是訪問頁表項的物理地址，得到了數據的物理塊地址。第二次拿着物理塊地址去取數據。
在分頁存儲管理方式下：由於取一個數據，需要二次訪存，CPU處理速度降低了一半，正由於這個原因：引入了“快表”(又稱TLB(Translation Lookaside Buffer))，快表是個寄存器，用來保存那些當前訪問過的頁表項。從而，讀頁表項時，不需要再訪存了，而是直接從寄存器中讀取。
虛擬存儲器
談到虛擬存儲器，總是說它從邏輯上擴充了內存的容量，why?
內存是有限的，作業初始時保存在磁盤上的，如果要運行，必須得將相應的程序(數據)加載到內存中。那如果要運行的作業特別多，無法一下子裝入內存，怎么辦？
一種方式是加內存條，這是從物理上擴充內存的容量。
另一種方式是：先把作業的一部分程序(數據)裝入內存，先讓它運行着，運行過程中發現： 咦，我還需要其他的數據，而這些數據還未裝入內存，因此就產生中斷(缺頁中斷)再將數據加載到內存。
采用這種方式，系統一次就可以將很多作業裝入內存運行了。這時，從物理上看，內存還是原來的大小，但是它能運行的作業多了，因此說從邏輯上擴充了內存。
將虛擬存儲器這種思想與分頁存儲管理結合，一次只將作業的部分頁面加載到內存中，形成了一個強大的內存分配與管理系統了。引入了虛擬存儲器，同樣需要有頁表，記錄邏輯地址到物理地址的映射，只不過此時的頁表更復雜了，因為，有些頁可能還在磁盤上。；還需要有缺頁中斷處理機構，因為畢竟只將一部分數據裝入內存，會引起缺頁中斷嘛，就需要處理中斷嘛；還需要地址變換機構，這里的地址變換機構功能更多，因為需要處理中斷情況下的地址變換。
2）分段存儲管理
與分頁比較相似，不介紹了。