第4章存储器管理

- 第4章存储器管理
- - 4.1 存储器的层次结构
  - 4.2 程序的装入和链接
  - - 4.2.1 程序的装入
  - 4.3 连续分配存储器管理方式(重点 2大题)
  - - 4.3.1 单一连续分配
    - 4.3.2 固定分区分配
    - 4.3.3 动态分区分配
    - - 第一种动态分区分配算法(基于顺序搜索的4种分配算法)
      - 1.首次适应算法(first fit,FF) 首-->尾
        2.循环首次适应算法(next fit,NF)
        3.最佳适应算法(best fit,BF) 小-->大
        4.最坏适应算法(worst fit,BF) 大-->小
        算法示例
        作业
    - 4.3.5 第二种动态分区分配算法(基于索引搜索的分配算法)
    - - 1.伙伴系统
        作业
    - 4.3.6 动态可重定位分区分配
  - 4.4 对换(不讲课后阅读)
  - 4.5 分页存储管理方式(大题)
  - - 离散分配的存储管理方式
    - 4.5.1 分页存储管理的基本方法
    - 4.5.2 地址变换机构 (必考)
    - - 1.基本地址变换
        2.快表
    - 4.5.3 访问内存的有效时间(课后阅读)
    - 4.5.4 两级和多级页表
    - 4.5.5 反置页表(课后阅读)
  - 4.6 分段存储管理方式

第4章存储器管理 4.1 存储器的层次结构

4.2 程序的装入和链接 4.2.1 程序的装入

静态重定位
动态重定位

4.3 连续分配存储器管理方式(重点 2大题) 4.3.1 单一连续分配

原理：内存分为两个区域：系统区，用户区。用户区作为一个连续的分区分配给一个作业使用。
优点：方法简单，易于实现
缺点：单道、浪费内存

4.3.2 固定分区分配

原理：把内存分为一些大小相等或不等的分区，每个应用
程序占用一个或几个分区。操作系统占用其中一个分区。
优点：易于实现，开销小。
缺点：分区总数固定，限制了并发执行的程序数目；内碎片造成浪费；作业大小受分区大小的限制。(内碎片，又称内零头，是指占用分区之内未被利用的空间)

4.3.3 动态分区分配

动态创建分区，内存预先不分区，在装入程序时按其初始要求分配，或在其执行过程中通过系统调用进行分配或改变分区大小。
优点：没有内碎片。
缺点：有外碎片。(外碎片，外零头，是指占用分区之间难以利用的空闲分区（通常是小空闲分区）)

1、内存分配

2、内存回收

示例：

加入一个结点

修改结点大小

修改结点首地址和结点大小

修改结点首地址和结点大小

第一种动态分区分配算法(基于顺序搜索的4种分配算法) 1.首次适应算法(first fit,FF) 首–>尾

查找未分配区表或链表，直至找到第一个能满足长度要求的空闲区为止，分割此区，一部分分配给作业，另一部分仍为空闲区（若有）。

2.循环首次适应算法(next fit,NF)

总是从未分配区的上次扫描结束处顺序查找未分配区表或链表，直至找到第一个能满足长度要求的空闲区为止，分割此区，一部分分配给作业，另一部分仍为空闲区（若有)。

优缺点：

是首次适应算法的变种。
缩短平均查找时间，且存储空间利用率更加均衡。
缺乏大的空闲区。

3.最佳适应算法(best fit,BF) 小–>大

扫描整个未分配区表或链表，从空闲区中挑选一个能满足用户进程要求的最小分区进行分配。

优缺点：

空闲区按长度递增顺序排列。（时间开销大）
存储器留下许多难以利用的碎片。

4.最坏适应算法(worst fit,BF) 大–>小

扫描整个未分配区表或链表，总是挑选一个最大的空闲区
分割给作业使用。

优缺点：

空闲区按长度递减顺序排列。
剩下的空闲区不至于过小，对中小型作业有利。

算法示例

作业

课内作业：

某系统采用动态分区分配方式管理内存，内存空间为700K,低端100水用来存放操作系统。在内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间。对下列请求序列：
作业1申请130K
作业2申请60K
作业3申请100K
作业2释放60K
作业4申请200K
作业3释放100K
作业1释放130K
作业5申请140K
作业6申请60K
作业7申请50K
作业6释放60K
问：请分别画图表示出首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法进行内存分配和回收后，内存的实际使用情况。
答：

4.3.5 第二种动态分区分配算法(基于索引搜索的分配算法) 1.伙伴系统

无论已分配分区或空闲分区，其大小均为2的K次幂(K为整数,1
当需要为进程分配一个长度为的存储空间时，首先计算一
个 i 值，使 2 i − 1 < n < = 2 i 2^{i-1}
时间性能优于顺序搜索算法，空间性能比顺序搜索法略差。
并行系统中广泛使用。

作业

课内作业：
某系统驻留空间为1024KB,采用伙伴系统分配其内存，对于下列的请求序列：
作业A请求240KB
作业B请求120KB
作业C请求60KB
作业B释放
作业D请求130KB
作业C释放
请画出进行上述分配和回收后，内存实际使用的情况。

4.3.6 动态可重定位分区分配

4.4 对换(不讲课后阅读)

4.5 分页存储管理方式(大题) 离散分配的存储管理方式

分页存储管理方式 (计算机)
将用户程序的地址空间分为若干个固定大小的区域，称为“页”或“页面”。

分段存储管理方式 (人)
将用户程序的地址空间分为若干个大小不同的段，每段可定义一组相对完整的信息。称为“段”。

段页式存储管理方式

4.5.1 分页存储管理的基本方法

1、页面和物理块

页面：将进程的逻辑地址空间分成若干个页，并为各页加以编号。
页面大小：页面大小适中，且页面大小应该是2的幂。页面大小
pcb：在内存中存储页表地址
页表：在内存中存储页号和块号

2、地址结构(必考)

示例:

页面大小: 2 10 = 1024 2^{10}=1024 210=1024
逻辑地址5000可转换为： 4 ∗ 1024 + 904 4*1024+904 4∗1024+904

页表放在哪里？内存
如何访问？
是否还存在碎片？可能存在
页面大小如何确定

4.5.2 地址变换机构 (必考) 1.基本地址变换

通过pcb访问数据：访问内存3次
访问 p c b ( 内存中 ) → 访问页表 ( 内存中 ) → 访问数据 ( 内存中 ) 访问pcb(内存中)to 访问页表(内存中)to 访问数据(内存中) 访问pcb(内存中)→访问页表(内存中)→访问数据(内存中)
通过寄存器访问数据：访问内存2次
页表寄存器 → 页表 ( 内存中 ) → 数据地址 ( 内存中 ) 页表寄存器to 页表(内存中)to 数据地址(内存中) 页表寄存器→页表(内存中)→数据地址(内存中)

示例：
逻辑地址为2500，内存地址为
答：
逻辑地址转为页面地址： 2500 / 1024 = [ 2 ， 452 ] 2500/1024=[2，452] 2500/1024=[2，452]
页面地址转为物理块地址： [ 2 ， 452 ] → [ 6 ， 452 ] [2，452]to[6，452] [2，452]→[6，452]
物理块地址转为内存地址： [ 6 ， 452 ] → 6596 [6，452]to6596 [6，452]→6596

2.快表

快表：增设一个具有并行查寻能力的特殊高速缓冲寄存器。

通过快表访问数据：访问内存1次
快表 → 数据地址 ( 内存中 ) 快表to 数据地址(内存中) 快表→数据地址(内存中)

4.5.3 访问内存的有效时间(课后阅读)

4.5.4 两级和多级页表

4.5.5 反置页表(课后阅读) 4.6 分段存储管理方式

第4章 存储器管理

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