网站技术解决方案的内容,完全免费的网站源码,小程序助手官网,汉语言专业简历制作说明一、概述 二、操作系统作为系统资源的管理者#xff0c;当然也需要对内存进行管理#xff0c;要管些什么呢#xff1f;
1. 内存空间的分配与回收 连续分配#xff1a;指为用户进程分配的必须是一个连续的内存空间。
1. 单一连续分配
在单一连续分配方式中#xff0c;内…一、概述 二、操作系统作为系统资源的管理者当然也需要对内存进行管理要管些什么呢
1. 内存空间的分配与回收 连续分配指为用户进程分配的必须是一个连续的内存空间。
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。 分配给某进程的内存区域中如果有些部分没有用上这部分就是“内部碎片”
2. 固定分区分配
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。 1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 2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 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。
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56MB… 问题 1.系统要用什么样的数据结构记录内存的使用情况 2.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 3.如何进行分区的分配与回收操作
情况一回收区的后面有一个相邻的空闲分区两个相邻的空闲分区合并为一个 情况二回收区的前面有一个相邻的空闲分区两个相邻的空闲分区合并为一个 情况三回收区的前、后各有一个相邻的空闲分区三个相邻的空闲分区合并为一个 情况四回收区的前、后都没有相邻的空闲分区新增一个表项 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存在有些部分没有用上。 外部碎片是指内存中的某些空闲分区由于太小而难以被利用。 如上图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。 问题
回忆交换技术什么是换入/换出什么是中级调度内存调度 答 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 中级调度内存调度就是要决定将哪个处于挂起状态的进程重新调入内存。思考动态分区分配应使用哪种装入方式“紧凑”之后需要做什么处理 答 a. 装入方式应选择动态重定位动态运行时装入。动态重定位 编译、链接后的装入模块的地址都是从0开始的。装入程序把装入模块装入内存后并不会立即把逻辑地址转换为物理地址而是把地址转换推迟到程序真正要执行时才进行。因此装入内存后所有的地址依然是逻辑地址。这种方式需要一个重定位寄存器的支持。 b. “紧凑”之后我们需要把各个进程的起始地址进行修改进程对应的起始地址信息存放在进程的PCB当中当进程要上CPU运行之前会把进程的起始地址信息放到重定位寄存器基址寄存器里然后再将指令中的相对地址的数值80 进程的起始地址数值100得到其绝对地址。如下图所示 小结
2. 内存空间的扩充利用操作系统的虚拟性 早期的计算机内存很小比如IBM推出的第一台PC机最大只支持1MB大小的内存。因此经常会出现内存大小不够的情况。 后来人们引入了覆盖技术用来解决“程序大小超过物理内存总和”的问题。
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。 这种覆盖技术的实现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。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 中级调度内存调度就是要决定将哪个处于挂起状态的进程重新调入内存。 暂时换出外存等待的进程状态为挂起状态挂起态suspend 挂起态又可以进一步细分为就绪挂起、阻塞挂起两种状态。 问题 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
答
具有对换功能的操作系统中通常把磁盘空间分为文件区和对换区两部分。文件区主要用于存放文件主要追求存储空间的利用率因此对文件区空间的管理采用离散分配方式对换区空间只占磁盘空间的小部分被换出的进程数据就存放在对换区。由于对换的速度直接影响到系统的整体速度因此对换区空间的管理主要追求换入换出速度因此通常对换区采用连续分配方式学过文件管理章节后即可理解。总之对换区的I/O速度比文件区的更快。交换通常在许多进程运行且内存吃紧时进行而系统负荷降低就暂停。例如在发现许多进程运行时经常发生缺页就说明内存紧张此时可以换出一些进程如果缺页率明显下降就可以暂停换出。可优先换出阻塞进程可换出优先级低的进程为了防止优先级低的进程在被调入内存后很快又被换出有的系统还会考虑进程在内存的驻留时间。 注意将进程换成内存中时并不是把这个进程相关的所有数据都换出到外存中操作系统为了保持对这些换出到外存中的进程的管理而且PCB中记录了换出进程在外存中的位置信息所以PCB会常驻内存不会被换出外存
3. 地址转换:负责程序的逻辑地址与物理地址的转换 4. 内存保护:保证各进程在各自存储空间内运行互不干扰
内存保护可采取两种方法
方法一在CPU中设置一对上、下限寄存器存放进程的上、下限地址。进程的指令要访问某个地址时CPU检查是否越界。 方法二采用重定位寄存器又称基址寄存器和界地址寄存器又称限长寄存器进行越界检查。重定位寄存器中存放的是进程的起始物理地址。界地址寄存器中存放的是进程的最大逻辑地址。
三、总结
