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  • 内存空间管理

    为一个用户程序分配一个连续的内存空间分类:

    (1)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。

    (2)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。
    如何划分分区大小:
    分区大小相等:只适合于多个相同程序的并发执行
    分区大小不等:多个小分区、适量的中等分区、少量的大分区。
    需要的数据结构
    建立一记录相关信息的分区表(或分区链表),表项有:
    | 起始位置 | 大小 | 状态 |
    程序分配内存的过程:
    将分区表分为两个表格:空闲分区表/占用分区表。
    检索算法:空闲分区表可能按不同分配算法采用不同方式对表项排序
    过程:检索空闲分区表
    固定分配的不足:
    内碎片(一个分区内的剩余空间)造成浪费
    分区总数固定,限制并发执行的程序数目。


    (3)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)
    具体实现:
    1)分区分配中的数据结构
    空闲分区表:
    记录每个空闲分区的情况。
    每个空闲分区对应一个表目,包括分区序号、分区始址及分区的大小等数据项。
    空闲分区链:
    每个分区的起始部分,设置用于控制分区分配的信息,及用于链接各分区的前向指针;
    分区尾部则设置一后向指针,在分区末尾重复设置状态位和分区大小表目方便检索。
    2)分区分配算法
    首次适应算法FF
    循环首次适应算法
    最佳适应算法
    最差适应算法
    快速适应算法
    3)分区分配操作
    分配内存
    找到满足需要的合适分区,划出进程需要的空间
    if s<=size,将整个分区分配给请求者
    if s> size,按请求的大小划出一块内存空间分配出去,余下部分留在空闲链中,将分配区首址返回给调用者。
    回收内存
    进程运行完毕释放内存时,系统根据回收区首址a,在空闲分区链(表)中找到相应插入点,根据情况修改空闲分区信息,可能会进行空闲分区的合并:

    (4)动态重定位分区分配

    用户程序在内存中移动,将空闲空间紧凑起来提高空间利用率。但必然需要地址变化,增加“重定位”工作。
    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。


    (5)内存空间管理之对换

    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。
    按对换单位分类:
    整体对换
    页面对换或分段对换

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