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《操作系统》
单一连续分配
在单一连续分配方式中,内存被分为系统区和用户区。系统区通常位于内存的低地址部分,用于存放操作系统相关数据;用户区用于存放用户进程相关数据。
内存中只能有一道用户程序,用户程序独占整个用户区空间。
优点:实现简单;无外部碎片;可以采用覆盖技术扩充内存;不一定需要采取内存保护(eg:早期的PC操作系统Ms-DoS)。
缺点:只能用于单用户、单任务的操作系统中;有内部碎片;存储器利用率极低。
(分配给某进程的内存区域如果有些部分没有用就是“内部碎片”)
固定分区分配
20世纪60年代出现了支持多道程序的系统,为了能在内存中装入多道程序,且这些程序之间又不会相互干扰,于是将整个用户空间划分为若干个固定大小的分区,在每个分区中只装入一道作业,这样就形成了最早的、最简单的一种可运行多道程序的内存管理方式。
固定分区分配包含分区大小相等和分区大小不等两种方式:
分区大小相等:缺乏灵活性,但是很适合用于用一台计算机控制多个相同对象的场合(比如:钢铁厂有n个相同的炼钢炉,就可把内存分为n个大小相等的区域存放n个炼钢炉控制程序)
分区大小不等:增加了灵活性,可以满足不同大小的进程需求。根据常在系统中运行的作业大小情况进行划分(比如:划分多个小分区、适量中等分区,少量大分区)
以分区大小不等为例:
操作系统需要建立一个数据结构―一分区说明表,来实现各个分区的分配与回收。每个表项对应一个分区,通常按分区大小排列。每个表项包括对应分区的大小、起始地址、状态(是否已分配)。
当某用户程序要装入内存时,由操作系统内核程序根据用户程序大小检索该表,从中找到一个能满足大小的、未分配的分区,将之分配给该程序,然后修改状态为“已分配”。
优点:实现简单,无外部碎片。
缺点: a.当用户程序太大时,可能所有的分区都不能满足需求,此时不得不采用覆盖技术来解决,但这又会降低性能;b.会产生内部碎片,内存利用率低。
动态分区分配
动态分区分配又称为可变分区分配。这种分配方式不会预先划分内存分区,而是在进程装入内存时,根据进程的大小动态地建立分区,并使分区的大小正好适合进程的需要。因此系统分区的大小和数目是可变的。(eg:假设某计算机内存大小为64MB,系统区8MB,用户区共56 MB...)
1.系统要用什么样的数据结构记录内存的使用情况?
两种常用的数据结构:空闲分区表、空闲分区链
2.当很多个空闲分区都能满足需求时,应该选择哪个分区进行分配?
把一个新作业装入内存时,须按照一定的动态分区分配算法,从空闲分区表(或空闲分区链)中选出一个分区分配给该作业。由于分配算法算法对系统性能有很大的影响,因此人们对它进行了广泛的研究。下个小节会介绍四种动态分区分配算法...
3.如何进行分区的分配?
例如有一个进程5,需要进行内存分配,如下:
那么空闲分区表也会进行相应处理:
如果分配算法进行了如下分配:
那么空闲分区表将会做如下改变
4.如何进行分区的回收?
假设一个程序(进程4)运行结束,那么操作系统会将其回收,并且两个相邻的空闲分区会合并成一个。
情况2和情况一类似,是回收区的前面有相邻的空闲分区。那么也会合并。
如果回收某进程的前后都有空闲分区,那么操作系统会将前后的空闲分区都合并,例如:
情况四就是回收区的前后都没有相邻的空闲分区,那么空闲分区表中将会增加一条空闲分区的信息。
动态分区分配又称为可变分区分配。这种分配方式不会预先划分内存分区,而是在进程装入内存时,根据进程的大小动态地建立分区,并使分区的大小正好适合进程的需要。因此系统分区的大小和数目是可变的。
动态分区分配没有内部碎片,但是有外部碎片。
内部碎片,分配给某进程的内存区域中,如果有些部分没有用上。外部碎片,是指内存中的某些空闲分区由于太小而难以利用。
如果内存中空闲空间的总和本来可以满足某进程的要求,但由于进程需要的是一整块连续的内存空间,因此这些“碎片”不能满足进程的需求。
可以通过紧凑(拼凑,Compaction)技术来解决外部碎片。
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