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  • 内存管理之非连续分配管理方式

    千次阅读 2016-02-15 11:49:35
    内存管理之非连续分配管理方式基本分页储存管理方式进程会被固定单位的空间划分成块,一个块称之为页(Page),内存也被这个单位划分成块,一个块称之为页框(Page Frame),外存也以同样单位划分成块,称之为块...

    内存管理之非连续分配管理方式

    基本分页储存管理方式

    进程会被固定单位的空间划分成块,一个块称之为页(Page),内存也被这个单位划分成块,一个块称之为页框(Page Frame),外存也以同样单位划分成块,称之为块(Block)。进程在执行时需要申请主存空间,也就是为每个页面分配主存中可用的页框,这就产生了页和页框一一对应的关系。于是为了方便在内存中找到进程的每个页面所对应的物理块号,系统为每个进程建立一张页表,记录页面在内存中对应的物理块号,页表一般存放在内存中。

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    基本分段储存管理方式

    段式管理方式按照用户进程中的自然段划分逻辑空间,如一用户进程由主程序,两个子程序,桟和一段数据组成,可以分为5段,每段从0开始编址,并分配一段连续连续地址空间(段内要求连续,段间不要求连续)。每个进程都有一张逻辑空间与内存映射的段表。段号和段内偏移都必须有由用户显示提供,高级语言中由编译程序完成这个操作。

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    段页式存储管理方式

    作业的地址空间首先被分成若干个逻辑段,每段都有自己的段号,然后再将每一段分成若干个大小固定的页。

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    在一个进程中,段表只有一个,页表可能有很多个

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    参考:
    百度百科
    王道操作系统联考复习指导

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  • 内存分配管理方式

    2018-03-16 17:15:28
    在内存中,当需要为程序分配空间时,有以下几种方式: 1.连续分配管理方式: 单一连续分配...非连续分配管理方式 基本分页储存管理方式 基本分段存储管理方式 段页式管理方式 以上分配方式有两个共同的特点:...

        在内存中,当需要为程序分配空间时,有以下几种方式:

        1.连续分配管理方式:

            单一连续分配

            固定分区分配

            动态分区分配(首次适应,最佳适应,最坏适应,邻近适应)

        2.非连续分配管理方式

            基本分页储存管理方式

            基本分段存储管理方式

            段页式管理方式

       

            以上分配方式有两个共同的特点:

            1.一次性,所有的作业都要一次性装入内存中

            2.驻留性,作业被装入后,会一直存在在内存中

            以上两个特性,会造成大量的内存空间浪费,导致多道程序并发性的下降,因为需要执行的代码块仅是很少的一部分,大量的空间被没有运行的数据所占据着。所以引入了一个更好的处理方式,就是利用虚拟内存管理方式。


        虚拟内存管理方式:

            1.请求分页储存管理

            2.请求分段储存管理

            3.请求段页式储存管理

        虚拟内存的管理方式是将需要的数据调入内存中,不需要的数据放到外存中,当需要的时候,再重新调用,这样提高了系统的并发性与效率。

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  • 基本分段、请求分段储存管理方式

    千次阅读 2018-06-19 14:15:25
    基本分段储存管理:段式管理方式是按照用户进程中的自然段划分逻辑空间。例如,用户进程由主程序、两个子程序、栈和一段数据组成,于是可以把这个用户进程划分为5个段,每段从0开始编址,并分配一段连续的地址空间...

    基本分段储存管理:

    段式管理方式是按照用户进程中的自然段划分逻辑空间。例如,用户进程由主程序、两个子程序、栈和一段数据组成,于是可以把这个用户进程划分为5个段,每段从0开始编址,并分配一段连续的地址空间(段内要求连续,段间不要求连续,因此整个作业的地址空间是二维的)。其逻辑地址由段号S与段内偏移量W两部分组成。

    与分页管理类似,分段管理的保护方法主要有两种:一种是存取控制保护,另一种是地址越界保存。地址越界保护是利用段表寄存器中的段表长度与逻辑地址中的段号比较,若段号大于段表长度则产生越界中断;再利用段表项中的段长和逻辑地址中的段内位移进行比较,若段内位移大于段长,也会产生越界中断。

    基本分段储存管理方式就像基本分页储存管理方式一样,将作业需要的数据段一次性的全部装入内存中,作业装入内存后,便一直驻留在内存中,直至作业运行结束。

    请求分段储存管理方式就如同请求分页储存管理方式一样,在进程开始运行之前,仅装入当前要执行的部分段即可运行;在执行过程中,可使用请求调入中断动态装入要访问但又不在内存的程序段;当内存空间已满,而又需要装入新的段时,根据置换功能适当调出某个段,以便腾出空间而装入新的段。

    (分页管理方式是从计算机的角度考虑设计的,以提高内存的利用率,提高计算机的性能,提升计算机的性能,且分页通过硬件机制实现,对用户完全透明;而分段管理方式的提出则是考虑用户和程序员,以满足方便编程、信息保护和共享、动态增长及动态链接等多方面的需要。)

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  • 分页存储管理方式 页面的概念 内存划分成多个小单元,每个单元K大小,称(物理)块。作业也按K单位大小划分成片,称为页面。 ① 物理划分块的大小 = 逻辑划分的页的大小 ②页面大小要适中。 太大,(最后一页)内...

    分页存储管理方式

    页面的概念

    内存划分成多个小单元,每个单元K大小,称(物理)块。作业也按K单位大小划分成片,称为页面。
    ① 物理划分块的大小 = 逻辑划分的页的大小
    ②页面大小要适中。
    太大,(最后一页)内碎片增大,类似连续分配的问题。
    太小的话,页面碎片总空间虽然小,提高了利用率,但每个进程的页面数量较 多,页表过长,反而又增加了空间使用。

    页表的概念

    为了找到被离散分配到内存中的作业,记录每个作业各页映射到哪个物理块,形成的页面映射表,简称页表。
    每个作业有自己的页表
    页表的作用:
    页号到物理块号的地址映射
    要找到作业A
    关键是找到页表(PCB)
    根据页表找物理块

    地址的处理

    连续方式下,每条指令用基地址+偏移量即可找到其物理存放的地址。
    作业相对地址在分页下不同位置的数有一定的意义结构:

    页号+页内地址(即页内偏移)

    关键的计算是:根据系统页面大小找到不同意义二进制位的分界线。
    从地址中分析出页号后,地址映射只需要把页号改为对应物理块号,偏移不变,即可找到内存中实际位置。

    注意:一作业所有指令在用户地址空间是顺序编址

    地址变换机构

    前面讲解了地址变换的原理,那么谁具体实现地址映射?——地址变换机构。
    寄存器。一个进程有n个页,页表就需要记录n项数据,需要n个寄存器。不现实。
    内存。只设置一个页表寄存器PTR(page table register)记录页表在内存中的首地址和页表长度,运行时快速定位页表。

    进程发出逻辑地址的访问请求,经过地址变换,到内存中找到对应的实际物理地址单元并取出数据,所需花费的总时间,称为内存的有效访问时间EAT(effective access time)

    设访问一次内存时间为t,则基本分页机制下EAT=2t,why?
    CPU操作一条指令需访问内存两次:
    访问内存中的页表(以计算指令所在的实际物理地址)
    访问指令内存地址

    引入快表——针对访问速度问题

    引入快表后的内存访问时间如何?
    快表的寄存器单元数量是有限的,不能装下一个进程的所有页表项。虽不能完全避免两次访问内存,但如果命中率a高还是能大幅度提高速度。
    设一次查找访问快表时间为t’ ,则

    EAT= at’ + (1-a)(t’+t) + t
    = 2t +t’ -t
    a

    两级、多级页表,反置页表 ——针对大页表占用内存问题

    页表大小的讨论
    进程分页离散存放,但页表的数据是连续在存放内存的。而页表可能很大:
    现代操作系统支持非常大的逻辑地址空间的进程。如32位系统,可编址的最大代码数为232,若页面大小为4KB(4*210),则支持的最大进程页表项数可达码232/212=220,有1M个,每个页表项占1B(字节),则页表大小就有1MB。

    基本分段存储管理方式

    从提高内存利用率角度;
    固定分区 -》动态分区-》分页
    从满足并方便用户(程序员)和使用上的要求角度:
    分段存储管理:作业分成若干段,各段可离散放入内存,段内仍连续存放。
    方便编程:如汇编中通过段:偏移确定数据位置
    信息共享:同地位的数据放在一块方便进行共享设置
    信息保护
    动态增长:动态增长的数据段事先固定内存不方便
    动态链接:往往也是以逻辑的段为单位更方便

    分段系统的基本原理

    程序通过分段(segmentation)划分为多个模块,每个段定义一组逻辑信息。如代码段(主程序段main,子程序段X)、数据段D、栈段S等。
    谁决定一个程序分几段,每段多大?
    编译程序(基于源代码)
    段的特点
    每段有自己的名字(一般用段号做名),都从0编址,可分别编写和编译。装入内存时,每段赋予各段一个段号。
    每段占据一块连续的内存。(即有离散的分段,又有连续的内存使用)
    各段大小不等。

    段表与地址变换机构

    段是连续存放在内存中。段表中针对每个“段编号”记录:“内存首地址”和“段长”

    分页和分段的主要区别

    1.需求:分页是出于系统管理的需要,是一种信息的物理划分单位,分段是出于用户应用的需要,是一种逻辑单位,通常包含一组意义相对完整的信息。
    一条指令或一个操作数可能会跨越两个页的分界处,而不会跨越两个段的分界处。
    2.大小:页大小是系统固定的,而段大小则通常不固定。分段没有内碎片,但连续存放段产生外碎片,可以通过内存紧缩来消除。相对而言分页空间利用率高。
    3.逻辑地址:
    分页是一维的,各个模块在链接时必须组织成同一个地址空间;
    分段是二维的,各个模块在链接时可以每个段组织成一个地址空间。
    4.其他:通常段比页大,因而段表比页表短,可以缩短查找时间,提高访问速度。分段模式下,还可针对不同类型采取不同的保护;按段为单位来进行共享

    信息共享

    分段系统的突出优点:
    易于实现共享
    在分段系统中,实现共享十分容易,只需在每个进程的段表中为共享程序设置一个段表项。
    比较课本图。对同样的共享内容的管理上,很明显分段的空间管理更简单。分页的图涉及太多的页面划分和地址记录的管理。
    易于实现保护:
    代码的保护和其逻辑意义有关,分页的机械式划分不容易实现。

    段页式存储管理方式

    ① 基本原理
    将用户程序分成若干段,并为每个段赋予一个段名。
    把每个段分成若干页
    地址结构包括段号、段内页号和页内地址三部分

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  • OS——储存管理04

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连续分配储存管理方式