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第4章 儲存器管理 連續分配儲存管理方式

一,連續分配儲存管理方式

1,連續分配方式

為一個使用者程式分配一個連續的記憶體空間

(1)單一連續分配

記憶體分為系統區和使用者區兩部分:

系統區:僅提供給OS使用,通常放在記憶體低址部分

使用者區:除系統區以外的全部記憶體空間,提供給使用者使用。

最簡單的一種儲存管理方式,只能用於單使用者、單任務的作業系統中。

優點:易於管理。 缺點:對要求記憶體空間少的程式,造成記憶體浪費;程式全部裝入,很少使用的程式部分也佔用記憶體。

(2)固定分割槽分配

把記憶體分為一些大小相等或不等的分割槽(partition),每個應用程序佔用一個分割槽。作業系統佔用其中一個分割槽。

提高:支援多個程式併發執行,適用於多道程式系統和分時系統。最早的多道程式儲存管理方式。

1)如何劃分分割槽大小

分割槽大小相等:只適合於多個相同程式的併發執行(處理多個型別相同的物件)。缺乏靈活性。

分割槽大小不等:多個小分割槽、適量的中等分割槽、少量的大分割槽。根據程式的大小,分配當前空閒的、適當大小的分割槽。

2)需要的資料結構

建立一記錄相關資訊的分割槽表(或分割槽連結串列),表項有: | 起始位置 | 大小 | 狀態 |

分割槽表中,表項值隨著記憶體的分配和釋放而動態改變

3)固定分配的不足:

內碎片(一個分割槽內的剩餘空間)造成浪費

分割槽總數固定,限制併發執行的程式數目

(3)動態分割槽分配

分割槽的大小不固定:在裝入程式時根據程序實際需要,動態分配記憶體空間,即——需要多少劃分多少。 、

空閒分割槽表項:從1項到n項:記憶體會從初始的一個大分割槽不斷被劃分、回收從而形成記憶體中的多個分割槽。

優點:併發程序數沒有固定數的限制,不產生內碎片。

缺點:有外碎片(分割槽間無法利用的空間)

具體實現:

①資料結構

空閒分割槽表: 記錄每個空閒分割槽的情況。 每個空閒分割槽對應一個表目,包括分割槽序號、分割槽始址及分割槽的大小等資料項。

空閒分割槽鏈: 每個分割槽的起始部分,設定用於控制分割槽分配的資訊,及用於連結各分割槽的前向指標; 分割槽尾部則設定一後向指標,在分割槽末尾重複設定狀態位和分割槽大小表目方便檢索。

②分割槽分配演算法

動態分割槽方式,分割槽多、大小差異各不相同,此時把一個新作業裝入記憶體,更需選擇一個合適的分配演算法,從空閒分割槽表/鏈中選出一合適分割槽

首次適應演算法FF(first-fit):

空閒分割槽排序:以地址遞增的次序連結。

檢索:分配記憶體時,從鏈首開始順序查詢直至找到一個大小能滿足要求的空閒分割槽; 分配:從該分割槽中劃出一塊作業要求大小的記憶體空間分配給請求者,餘下的空閒分割槽大小改變仍留在空閒鏈中。 若從頭到尾檢索不到滿足要求的分割槽則分配失敗

優點:優先利用記憶體低址部分,保留了高地址部分的大空閒區;

缺點:但低址部分不斷劃分,會產生較多小碎片;而且每次查詢從低址部分開始,會逐漸增加查詢開銷。

迴圈首次適應演算法 (next-fit)

空閒分割槽排序:按地址

檢索:從上次找到的空閒分割槽的下一個空閒分割槽開始查詢,直到找到一個能滿足要求的空閒分割槽。為實現演算法,需要: 設定一個起始查尋指標 採用迴圈查詢方式

分配:分出需要的大小

優點:空閒分割槽分佈均勻,減少查詢開銷    缺點:缺乏大的空閒分割槽

最佳適應演算法 (best-fit)

總是把能滿足要求、又是最小的空閒分割槽分配給作業,避免“大材小用”。

空閒分割槽排序:所有空閒分割槽按容量從小到大排序成空閒分割槽表或鏈。

檢索:從表或鏈的頭開始,找到的第一個滿足的就分配

分配:分出需要的大小  

缺點:每次找到最合適大小的分割槽割下的空閒區也總是最小,會產生許多難以利用的小空閒區(外碎片)

最差適應演算法/最壞匹配法(worst-fit):

基本不留下小空閒分割槽,但會出現缺乏較大的空閒分割槽的情況。

快速適應演算法

根據程序常用空間大小進行劃分,相同大小的串成一個鏈,需管理多個各種不同大小的分割槽的連結串列。程序需要時,從最接近大小需求的鏈中摘一個分割槽。類似的:夥伴演算法

能快速找到合適分割槽,但連結串列資訊會很多;實際上是空間換時間。