内存是操作系统的核心，程序指令只有被加载到内存中才可以被CPU调度执行。内存，是由字或字节队列组成，每个字或字节队列都有它自己的地址。
CPU，根据程序计数器的值从内存中取指令，可能是从指定内存地址读数据或将数据存入指定内存地址。
CPU与内存之间的数据交互通过系统总线来传输。
通常来说，程序是以二进制的形式存储在硬盘上。只有将程序加载到内存中，并构造成进程的形式，才可以被真正的使用。在进程的运行过程中，CPU从内存中获取指令和数据，并服务于进程，而在进程使用完毕，终止之后，将会释放所占用的内存资源。
CPU产生的地址称为：逻辑地址，内存单元的地址称为：物理地址。逻辑地址，又称为：虚拟地址，程序所产生的所有逻辑地址形成了逻辑地址空间。逻辑地址空间所对应的物理地址形成了物理地址空间。
有一种物理硬件设备负责将逻辑地址和物理地址进行映射，这种设备称为：内存管理单元MMU。
内存管理的核心：将逻辑地址空间绑定到物理地址空间。
内存分配分为：连续内存分配、非连续内存分配。连续内存分配，包含有：多分区分配方法、固定分区机制。
多分区分配方法
当一个区被释放时，就从输入队列中取出一个进程，将其载入空闲区中，当该进程结束运行时，该区又可以被其它进程使用。不过这种方法早年前已经被弃用了。固定分区机制
在操作系统内部保留一个表用来标识哪块内存可用，哪块内存被占用，当一个进程到达时，就在表中根据首先适应、最佳适应、最差适应等策略为其分配一个合适的分区。如果分区过大，那么将可以被多个进程使用，如果无法使用就浪费了。当进程终止，就释放内存分区交还给系统，继续为其它进程服务。如果分区过小，可以合并使用。
以上2种方式，都存在着碎片问题，另外，维护内存分区及移动分区的代价过高。
非连续内存分配，包含有：分页机制、分段机制。
分页机制
分页机制是一种非连续的内存管理策略，相比连续的内存管理策略来说，不需要再为找不到一块完整的、连续的内存而苦恼。在分页机制中，不会产生外部碎片，因为允许不连续，每一块内存都会被利用，但会产生内部碎片。
将物理内存分成固定大小的块，称为：帧，将逻辑内存也分成固定大小的块，称为：页。程序执行的时候，页就从后备存储器装入到有效物理帧中。
CPU执行的时候，产生的地址包含：页号、页偏移。
逻辑内存是连续的，根据页号、页偏移计算得到物理内存具体位置。
在程序的内存视觉中，内存都是单调递增的。
通过页号可以索引到页表，页表包含了物理内存中每个页的基地址，也就是帧号。基地址乘以页面大小，再加上页偏移，就得到物理内存的具体地址。
每个物理帧都在帧表中存储着，包含：分配了哪些帧、哪些帧空闲、共有多少帧。
如果被分配了，那么会记录分配给了哪些进程。
由于通过页表这种方式计算出物理内存地址的方式需要访问2次内存，效率较低，也就产生了TLB，这是一种较小的快速查找硬件高速缓冲，只通过页号就可以迅速查找到帧号。如果没有查找到，那就通过页表去查找。
由于现在的计算机支持的逻辑空间较大，在2^32 ~ 2^64之间，基于页表这种机制，这样会导致每一个进程需要创建至少4MB的物理空间给页表使用。
通过两级分页算法将页表再次分页，分为：页号、页表页号、偏移量。
利用这种方式，可以有效减少物理内存的使用量，甚至还可以使用三级分页再次减少内存使用量。分段机制
与分页机制不同，分段机制采用一段一段划分的，每一段的大小可以不一样，并且可以动态伸缩。在段表中记录的是二维地址，包含：< 段号 - 偏移量 >。
通过二维地址在段表中查找计算出具体的物理地址。
虽然，分段机制不是连续的，但是每一段大小不一致，可能有些段过大，暂时难以找到合适的位置，需要等待且外部碎片会比较多。另外，通过分段，可以针对某些段设置为只读、共享，可以有效的保护内存段不被修改且节约内存。