分區內存管理

單一區存儲管理

定義：用戶區不分區，完全被一個程序占用。

優點：簡單，不需要復雜的硬件支持

缺點：內存浪費，利用率低

分區存儲管理

定義：把用戶區劃分為若干大小不等的分區，共不同程序使用。適用單用戶單任務系統。

①固定分區

把內存固定地劃分為若干個大小不等的分區供各個程序使用，每個分區的大小和位置都固定，系統運行期間不再重新劃分。

分區表：為了方便內存分配，通常將分區按大小排好序，并建議一張對應的分區表，該表包括每個分區的起始地址，大小及狀態。當用戶程序裝入內存的時候，依據用戶程序大小檢索分區表，從中找出一個滿足要求的、尚未分配的分區，將之分配給該程序，并將表中該分區的狀態改為已分配，若未找到大小滿足的分區，則拒絕分配。

使用特點：在程序裝入前，內存已被分區，不再改變。每個分區大小不同，適應大小不同的程序，系統要維護分區表，適應具有固定任務數的多道程序系統。

缺點：浪費內存，程序比所在分區小；另外大程序可能無法運行。

建議：根據分區表安排程序裝入順序，使每個程序都能找到合適的分區運行。

在通用操作系統中，程序的數量大小都是不確定的，顯然固定分區不太適合

②動態分區

定義：在程序裝入的時候創建分區，使分區大小與程序的大小相等。

特點：分區動態建立。會產生內存碎片。

需要解決的問題：分區的分配？分區的選擇？分區的回收？解決內存碎片問題？

分區的分配

空閑區表：描述內存空閑區的位置和大小的數據結構

分配過程（假定用戶要求的空間是s）

（1）從空閑區表的第一個區開始，尋找大于等于s的空閑區

（2）找到后從分區分割出大小為s的部分給用戶使用

（2）分割后的剩余部分作為空閑區仍登記在空閑區表中

注意：分割空閑區時一般從底部分割，這樣基址不變，容易更新

空閑區表如何排序——放置策略（空閑區表排序原則）

（1）按空閑區位置（首址）遞增排序：首次適應算法

（2）按空閑區位置（首址）遞減排序：沒有用

（3）按分區大小遞增排序：最佳適應算法

（4）按分區大小遞減排序：最壞適應算法

分區的回收

功能：回收程序釋放分區（釋放區），登記到空閑區表中，以便再分配。

回收算法：要考慮釋放區與現有空閑區是否相鄰？若相鄰，則合并后更新表，若不相鄰，直接插入表中。

內存覆蓋技術 （覆蓋overlay）（物理內存管理范疇）

目的：在較小的內存空間中運行較大的程序。

內存分區：

①常駐區：被某段單獨且固定地占用，可劃分多個

②覆蓋區：能被多段共用（覆蓋），可劃分多個

缺點：編程復雜，程序員劃分程序模塊并確定覆蓋關系；程序執行時間長，從外存裝入到內存很耗時。

內存交換技術（Swapping）（物理內存管理范疇）

原理：內存不夠時把進程寫道磁盤（換出/Swap out），當進程要運行時重新寫回內存（換入/Swap 嘔吐）

優點：增加進程并發數，不考慮程序結構

缺點：換入和換出增加CPU開銷，交換單元太大（整個進程）

需要考慮的問題：減少交換傳送的信息量（模塊/段）；

①外存交換空間的管理方法；

②程序換入時的地址重定位。

③換出換入的地址重定位：

放到什么位置？

①原來位置（容易引起地址沖突）

②任一空的位置（地址要重定位）

內存碎片

動態分區的缺點：容易產生內碎片。

碎片問題的解決方法：

①規定門限值

分割空閑區時，若剩余部分小于門限值，則此空閑區不進行分割，而是全部分配給用戶。

②內存拼接技術

將所有空閑區集中構成一個大的空閑區。

拼接的時機：

釋放區回收的時候（拼接頻率過大，系統開銷大）；

系統找不到足夠大的空閑區的時候（空閑區管理復雜）；

定期（空閑區管理復雜）

缺點：消耗系統資源；離線拼接（系統需要暫停下來進行整理）；重新定義作業。

③解除程序占用連續內存才能運行的限制（分頁和分段就是借鑒了這種思想）

把程序分拆為多個部分裝入到不同分區，充分利用碎片