操作系统-3.2-内存

男娘i 2023-10-03 12:25 13阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  操作系统-3.2-内存
 *   *  3.覆盖与交换技术
     *   *  3.1覆盖技术
         *  3.2交换技术
         *  3.3总结
     *  4.连续分配管理方式
     *   *  4.1单一连续分配
         *  4.2固定分区分配
         *  4.3动态分区分配
         *  4.4总结

## 操作系统-3.2-内存 ##

> 本节内存管理中**内存空间的扩充**的技术和**内存空间的分配与回收**中的连续分配管理方式。

### 3.覆盖与交换技术 ###

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#### 3.1覆盖技术 ####

*  **覆盖技术的思想**：将**程序分为多个段**（多个模块）。常用的段常驻内存，不常用的段在需要时调入内存。
 *  内存中分为**一个**“**固定区**”和**若干个**“**覆盖区**”。
 *  需要常驻内存的段放在“**固定区**”中，**调入后就不再调出**(除非运行结束)。
 *  不常用的段放在“**覆盖区**”，**需要用到时调入内存，用不到时调出内存**。
 *  **必须由程序员声明覆盖结构**，操作系统完成自动覆盖。
 *  **缺点**：对用户不透明，增加了用户编程负担。覆盖技术只用于早期的操作系统中，现在已成为历史。

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#### 3.2交换技术 ####

**交换（对换）技术的设计思想**：内存空间紧张时，系统将内存中某些进程暂时**换出**外存，把外存中某些已具备运行条件的进程**换入**内存（进程在内存与磁盘间动态调度)。

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> 1.  应该在外存（磁盘）的什么位置保存被换出的进程?
> 2.  什么时候应该交换?
> 3.  应该换出哪些进程?

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1OTY2NDQw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

#### 3.3总结 ####

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### 4.连续分配管理方式 ###

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#### 4.1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。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1OTY2NDQw_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

#### 4.2固定分区分配 ####

*  **由来**：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。
 *  **分类**：固定分区分配又分为**分区大小相等**和**分区大小不等**。
    
     *  **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)。

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*  **分区说明表**：为了实现固定分区分配，操作系统需要建立一个数据结构—**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。

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#### 4.3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.…)。

> 问：
> 
> 系统要用什么样的数据结构记录内存的使用情况？

可用两种常用的数据结构：

1.  **空闲分区表**：每个空闲分区对应一个表项。表项中包含分区号，分区大小，分区起始地址等信息。
2.  **空闲分区链**：每个分区的起始部分和末尾部分分别设置向前指针和向后指针。起始部分还可以记录分区大小等信息。

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> 问：
> 
> 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？

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> 问：
> 
> 如何进行分区的分配与回收操作？  
> 假设系统采用的数据结构是“空闲分区表”如何分配?

1.  情况一：回收区的后面有一个相邻的空闲分区

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1OTY2NDQw_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]

1.  情况二：回收区的前面有一个相邻的空闲分区

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1.  情况三：回收区的前，后各有一个相邻的空闲分区

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1.  情况四：回收区的前，后都没有相邻的空闲分区
    
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1OTY2NDQw_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]

*  **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。

#### 4.4总结 ####

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