操作系统第四章学习笔记 (2)存储器管理 连续分配存储管理方式

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连续分配方式:为一个用户程序分配一个连续的内存空间

:单一连续分配

                内存分为系统区和用户区两部分:

                系统区:仅提供给OS使用,通常放在内存低址部分

                用户区:除系统区以外的全部内存空间,提供给用户使用。

                最简单的一种存储管理方式,只能用于单用户、单任务的操作系统中。

                优点:易于管理。

                缺点:对要求内存空间少的程序,造成内存浪费;程序全部装入,很少使用的程序部分也占用内存。

:固定分区分配

                把内存分为一些大小相等或不等的分区(partition),每个应用进程占用一个分区。操作系统占用其中一个分区。

                提高:支持多个程序并发执行,适用于多道程序系统和分时系统。最早的多道程序存储管理方式。

        划分为几个分区,便只允许几道作业并发

        实现:

        分区大小:相等的和不等的

        需要的数据结构:分区表  |起始位置|大小|状态|

        分区表中,表项值随着内存的分配和释放而动态改变

        过程:检索空闲分区表;

                   找出一个满足要求且尚未分配的分区,分配给请求程序;

                   若未找到大小足够的分区,则拒绝为该用户程序分配内存。

:动态分区分配    

               分区的大小不固定:在装入程序时根据进程实际需要,动态分配内存空间,即——需要多少划分多少。

               空闲分区表项:从1项到n项:

              内存会从初始的一个大分区不断被划分、回收从而形成内存中的多个分区。

       优点:并发进程数没有固定数的限制,不产生内碎片。

               缺点:有外碎片(分区间无法利用的空间)

               实现:

               数据结构:空闲分区表、空闲分区链

               分区分配算法:

动态分区方式,分区多、大小差异各不相同,此时把一个新作业装入内存,更需选择一个合适的分配算法,从空闲分区表/链中选出一合适分区

              ①首次适应算法FF

                              1.空闲分区排序:以地址递增的次序链接。

                              2.检索:分配内存时,从链首开始顺序查找直至找到一个大小能满足要求的空闲分区;

                              3.分配:从该分区中划出一块作业要求大小的内存空间分配给请求者,

                                           余下的空闲分区大小改变仍留在空闲链中。

                              若从头到尾检索不到满足要求的分区则分配失败

               优点:优先利用内存低址部分,保留了高地址部分的大空闲区;

               缺点:但低址部分不断划分,会产生较多小碎片;而且每次查找从低址部分开始,会逐渐增加查找开销。

              ②循环首次适应算法

                              1.空闲分区排序:按地址

                              2.检索:从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找,直到找到一个能满足要求的空闲

                                           分区。为实现算法,需要:

                                                                                 ©设置一个起始查寻指针

                                                                                 ©采用循环查找方式

                              3.分配:分出需要的大小

               优点:空闲分区分布均匀,减少查找开销

               缺点:缺乏大的空闲分区

              ③最佳适应算法

                               总是把能满足要求、又是最小的空闲分区分配给作业,避免“大材小用”。

                               1.空闲分区排序:所有空闲分区按容量从小到大排序成空闲分区表或链。

                               2.检索:从表或链的头开始,找到的第一个满足的就分配

                               3.分配:分出需要的大小

                    缺点:每次找到最合适大小的分区割下的空闲区也总是最小,会产生许多难以利用的小空闲区(外碎片

              ④最差适应算法

                              基本不留下小空闲分区,但会出现缺乏较大的空闲分区的情况。

              ⑤快速适应算法

                              根据进程常用空间大小进行划分,相同大小的串成一个链,需管理多个各种不同大小的分区的链表。

                              进程需要时,从最接近大小需求的链中摘一个分区。类似的:伙伴算法

                              能快速找到合适分区,但链表信息会很多;实际上是空间换时间。

                分区分配操作

                    分配内存

                    回收内存

:动态重定位分区分配 --有紧凑功能的动态分区分配

                    动态连续分配方式无法解决“外碎片”问题

                    当前内存分配有3个小碎片,分别为30K64K40K。若有一个120K的作业申请一块连续空间,无法满足。

                    解决思路:移动分区位置,将小碎片整合为一个足够大小可被使用的分区。即紧凑思想

地址变换过程是在程序执行过程期间(相对地址与重定位寄存器中的地址相加),随着对每条指令的访问自动进行,称为动态重定位

动态重定位分区分配算法与动态分区分配算法基本相同,差别在于增加了紧凑的功能。

:其他

内存空间管理之对换

当内存空间还是满足不了需求时,引入“对换”思想:

  把内存中暂时不能运行、或暂时不用的程序和数据调到外存上,以腾出足够的内存;把已具备运行条件的进程和进程所需要的程序和数据,调入内存。

u按对换单位分类:

Ø整体对换(或进程对换):以整个进程为单位(连续分配)

Ø页面对换或分段对换:以页或段为单位(离散分配)

 实现进程对换,系统必须具备的功能:

对换空间的管理

进程的换出、换入操作

对换空间的管理

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