存储器的分区内存管理与分区存储管理

分区内存管理

单一区存储管理

定义：用户区不分区，完全被一个程序占用。

优点：简单，不需要复杂的硬件支持

缺点：内存浪费，利用率低

分区存储管理

定义：把用户区划分为若干大小不等的分区，共不同程序使用。适用单用户单任务系统。

①固定分区

把内存固定地划分为若干个大小不等的分区供各个程序使用，每个分区的大小和位置都固定，系统运行期间不再重新划分。

分区表：为了方便内存分配，通常将分区按大小排好序，并建议一张对应的分区表，该表包括每个分区的起始地址，大小及状态。当用户程序装入内存的时候，依据用户程序大小检索分区表，从中找出一个满足要求的、尚未分配的分区，将之分配给该程序，并将表中该分区的状态改为已分配，若未找到大小满足的分区，则拒绝分配。

使用特点：在程序装入前，内存已被分区，不再改变。每个分区大小不同，适应大小不同的程序，系统要维护分区表，适应具有固定任务数的多道程序系统。

缺点：浪费内存，程序比所在分区小；另外大程序可能无法运行。

建议：根据分区表安排程序装入顺序，使每个程序都能找到合适的分区运行。

在通用操作系统中，程序的数量大小都是不确定的，显然固定分区不太适合

②动态分区

定义：在程序装入的时候创建分区，使分区大小与程序的大小相等。

特点：分区动态建立。会产生内存碎片。

需要解决的问题：分区的分配？分区的选择？分区的回收？解决内存碎片问题？

分区的分配

空闲区表：描述内存空闲区的位置和大小的数据结构

分配过程（假定用户要求的空间是s）

（1）从空闲区表的第一个区开始，寻找大于等于s的空闲区

（2）找到后从分区分割出大小为s的部分给用户使用

（2）分割后的剩余部分作为空闲区仍登记在空闲区表中

注意：分割空闲区时一般从底部分割，这样基址不变，容易更新

空闲区表如何排序——放置策略（空闲区表排序原则）

（1）按空闲区位置（首址）递增排序：首次适应算法

（2）按空闲区位置（首址）递减排序：没有用

（3）按分区大小递增排序：最佳适应算法

（4）按分区大小递减排序：最坏适应算法

分区的回收

功能：回收程序释放分区（释放区），登记到空闲区表中，以便再分配。

回收算法：要考虑释放区与现有空闲区是否相邻？若相邻，则合并后更新表，若不相邻，直接插入表中。

内存覆盖技术 （覆盖overlay）（物理内存管理范畴）

目的：在较小的内存空间中运行较大的程序。

内存分区：

①常驻区：被某段单独且固定地占用，可划分多个

②覆盖区：能被多段共用（覆盖），可划分多个

缺点：编程复杂，程序员划分程序模块并确定覆盖关系；程序执行时间长，从外存装入到内存很耗时。

内存交换技术（Swapping）（物理内存管理范畴）

原理：内存不够时把进程写道磁盘（换出/Swap out），当进程要运行时重新写回内存（换入/Swap 呕吐）

优点：增加进程并发数，不考虑程序结构

缺点：换入和换出增加CPU开销，交换单元太大（整个进程）

需要考虑的问题：减少交换传送的信息量（模块/段）；

①外存交换空间的管理方法；

②程序换入时的地址重定位。

③换出换入的地址重定位：

放到什么位置？

①原来位置（容易引起地址冲突）

②任一空的位置（地址要重定位）

内存碎片

动态分区的缺点：容易产生内碎片。

碎片问题的解决方法：

①规定门限值

分割空闲区时，若剩余部分小于门限值，则此空闲区不进行分割，而是全部分配给用户。

②内存拼接技术

将所有空闲区集中构成一个大的空闲区。

拼接的时机：

释放区回收的时候（拼接频率过大，系统开销大）；

系统找不到足够大的空闲区的时候（空闲区管理复杂）；

定期（空闲区管理复杂）

缺点：消耗系统资源；离线拼接（系统需要暂停下来进行整理）；重新定义作业。

③解除程序占用连续内存才能运行的限制（分页和分段就是借鉴了这种思想）

把程序分拆为多个部分装入到不同分区，充分利用碎片