作業系統課堂筆記(七)

2021-09-01 20:37:40 字數 2229 閱讀 6588

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。

把記憶體分為一些大小相等或不等的分割槽(partition),每個應用程序占用乙個分割槽。作業系統占用其中乙個分割槽。

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。 劃

分為幾個分割槽,便只允許幾道作業併發

具體實現:

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(或分割槽鍊錶),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)分配**操作

也可將分割槽表分為兩個**:空閒分割槽表/占用分割槽表。從而減小每個**長度。

過程:檢索空閒分割槽表;找出乙個滿足要求且尚未分配的分割槽,分配給請求程式;若未找到大小足夠的分割槽,則拒絕為該使用者程式分配記憶體。

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:         

記憶體會從初始的乙個大分割槽不斷被劃分、**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(分區間無法利用的空間)

具體實現:

1)分割槽分配中的資料結構

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乙個表目,包括分割槽序號、分割槽始址及分割槽的大小等資料項。

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,此時把乙個新作業裝入記憶體,更需選擇乙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

檢索:分配記憶體時,從鏈首開始順序查詢直至找到乙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

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。

分配:分出需要的大小

優點:空閒分割槽分布均勻,減少查詢開銷

缺點:缺乏大的空閒分割槽

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,找到的第乙個滿足的就分配

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)

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。

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

能快速找到合適分割槽,但鍊錶資訊會很多;實際上是空間換時間。

3)分割槽分配操作

找到滿足需要的合適分割槽,劃出程序需要的空間

程序執行完畢釋放記憶體時,系統根據**區首址a,在空閒分割槽鏈(表)中找到相應插入點,根據情況修改空閒分割槽資訊,可能會進行空閒分割槽的合併:

使用者程式在記憶體中移動,將空閒空間緊湊起來提高空間利用率。但必然需要位址變化,增加「重定位」工作。

分割槽大小有規定,且分割槽動態變化

無論已分配還是空閒分割槽,大小都為2的k此冪。若整個可分配空間大小為2m,則1≤k≤m.

隨著系統執行,記憶體被不斷劃分,形成若干不連續的空閒分割槽。對每一類具有相同大小的空閒分割槽設定一雙向鍊錶,即會有k個鍊錶,鍊錶中的分割槽大小都是2m。

程序申請n個大小的空間時,計算n= 2i。則找i對應的鍊錶。若i大小的鍊錶沒有,則找i+1的鍊錶。找到的分割槽對半劃分後,一半用於分配,一半鏈結到較小一級的煉表裡去。

一次分配和**都可能對應多次的劃分和合併。

當記憶體空間還是滿足不了需求時,引入「對換」思想:         

把記憶體中暫時不能執行、或暫時不用的程式和資料調到外存上,以騰出足夠的記憶體;把已具備執行條件的程序和程序所需要的程式和資料,調入記憶體。

按對換單位分類:

整體對換(或程序對換):以整個程序為單位(連續分配)

頁面對換或分段對換:以頁或段為單位(離散分配)

對換空間的管理

程序的換出、換入操作

作業系統課堂筆記七

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