7.内存管理基础+连续分配

程序执行基本原理

1. 程序是一条一条被读入寄存器内执行的

2. 内存卡是一个临时保存中介，磁盘是永久保存介质

3. 地址总线的选中原理（译码器原理）

4. 四大存储器的速度和所处位置

   寄存器>Cache>内存卡>磁盘

概念辨析

CPU位数、OS位数、内存地址总线数、内存数据总线数、逻辑地址位数、物理地址位数、真实内存大小、虚拟内存大小

内存管理逻辑图

• 怎么装入？
• 装在哪里？（记录（表格），查询（表格）)

程序基础知识

• 编译：源代码翻译成若干个目标模块

• 链接：将目标模块和库函数链接形成一个装入模块（静态链接、装入时动态链接、运行时动态链接）

• 装入：将装入模块装入内存（绝对装入）

  • 绝对装入：装入前就确定好程序的装入位置，使逻辑地址与物理地址对齐，避免错位（只适用单道程序）
  • 可重定位装入：又称静态重定位，装入时，由装入程序对逻辑地址进行一次性修改，从而避免错位。多用于多道程序，地址0开始，装入时修改（早期多道批处理阶段）
  • 动态运行时装入：又称动态重定位，需要重定位寄存器辅助。程序运行时，利用重定位寄存器的弥补作用，让CPU认为逻辑地址和物理地址对齐，避免错位（现代操作系统）

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连续分配存储管理

1. 单一连续分配:

   优点：简单、无外部碎片、无需进行内存保护

   特点：

   • ①单用户，单任务 ；

   • ②内存利用率极低（有内部碎片）；

   • ③通常采用绝对装入方式

2. 固定分区分配:

   将内存用户区分成若干个固定大小的区域，每个区域内驻留一道程序，一旦内存中空闲一个分区，即从外存后备队列中调度一个作业进来运行

   系统首先建立一张分区使用表（分区使用表=分区号+分区大小+起始地址+状态标记）。内存的分配方法一般可分成以下两种：

   • 最先（首次）适应法：当一个作业到达时，即从该表中顺序检索出尺寸能满足要求且未分配的分区分配给它

   • 最佳适应法：当一个作业到达时，即从该表中检索出尺寸能满足要求且未分配的最小分区分配给它

   特点：

   • ①每个分区只装入一道程序；

   • ②分区大小重要（太小装不进，太大内存利用率低）；

   • ③有内部碎片；

   • ④通常采用静态重定位装入方式

3. 动态分区分配：

   根据进程的实际需要，动态分配内存

   特点：没有内部碎片，但有外部碎片。而且外部碎片会越来越多，直到碎片小到无法分配为止。此时就需要紧凑技术（动态重定位）来整理内存。

   紧凑：为解决碎片问题，就必须将部分作业在内存中移动，以便空出较大的自由分区，这个过程称为“拼接”或“紧凑"

   动态分区算法：

   • 最先（首次）适应法：空闲分区以地址递增的次序链接。（简单，通常也最好和最快，低地址易出现很多小的空闲区；保留高址部分大空闲区，低址部分碎片多，查找开销大）

   • 循环首次适应法（邻近适应算法）：由首次适应法演变而来，只不过从上一次的空闲分区开始查找（集中在高地址分配空间，高地址形成细小碎片，空闲分区分布均匀，缺乏大的空闲分区）

   • “最佳”适应法：空闲分区以容量递增的次序链接（实际上性能很差，而且十分容易留下数不清的细小的外部碎片）

   • “最坏”适应法：空闲分区以容量递减的次序链接（将大空闲区切割为小空闲区，久了会导致找不到足够大的内存块来用）

注意：

• 固定分区分配——产生内部碎片
• 动态分区分配——产生外部碎片