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内存管理

内存的基础知识

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什么是内存?有什么作用?

内存可存放数据。程序执行前需要先放到内存中才能被CPU处理--缓和CPU与硬盘之间的速度矛盾。

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补充知识:几个常用的数量单位

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知识滚雪球:指令的工作原理

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如何将指令中的逻辑地址转换为物理地址?
1.绝对装入
2.可重定位装入(静态重定位)
3.动态运行时装入(动态重定位)

装入的三种方式--绝对装入

绝对装入:在编译时,如果知道程序将放到内存中的哪个位置,编译程序将产生绝对地址的目标代码。装入程序按照装入模块中的地址,将程序和数据装入内存。
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绝对装入只适用于单道程序环境

装入的三种方式--可重定位装入

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静态重定位的特点是在一个作业装入内存时,必须分配其要求的全部内存空间,如果没有足够的内存,就不能装入该作业。作业一旦进入内存后,在运行期间就不能再移动,也不能再申请内存空间。

装入的三种方式--动态运行时装入

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采用动态重定位时允许程序在内存中发生移动

从写程序到程序运行

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链接的三种方式

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知识回顾与重要考点

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内存管理的概念

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内存空间的分配与回收

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内存空间的扩展

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地址转换

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内存保护

操作系统需要提供内存保护功能。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
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知识回顾与重要考点

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覆盖与交换

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覆盖技术

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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i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)。

暂时换出外存等待的进程状态为挂起状态挂起状态,suspend)。
挂起状态又可以进一步细分为就绪挂起在这里插入代码片阻塞挂起两种状态。
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知识回顾与重要考点

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连续分配管理方式

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单一连续分配

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固定分区分配

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动态分区分配

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动态分区分配

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知识回顾与重要考点

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动态分区分配算法

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动态分区分配算法:在动态分区分配方式中,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?
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首次适应算法

算法思想:每次都从低地址开始查找,找到第一个能满足大小的空闲分区。

如何实现:空闲分区以地址递增的次序排列。每次分配内存时顺序查找空闲分区链(或空闲分区表),找到大小能满足要求的第一个空闲分区。
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最佳适应算法

算法思想:由于动态分区分配是一种连续分配方式,为各进程分配的空间必须是连续的一整片区域。因此为了保证当“大进程”到来时能有连续的大片空间,可以尽可能多地留下大片的空闲区,即,优先使用更小的空闲区。.

如何实现:空闲分区按容量递增次序链接。每次分配内存时顺序查找空闲分区链(或空闲分区表),找到大小能满足要求的第一个空闲分区。

缺点:每次都选最小的分区进行分配,会留下越来越多的,很小的、难以利用的内存块。因此这种方法会产生很多的外部碎片。

最坏适应算法

又称最大适应算法(Lagest Fit)
算法思想:为了解决最佳适应算法的问题--即留下太多难以利用的小碎片,可以在每次分配时优先使用最大的连续空闲区,这样分配后剩余的空闲区就不会太小,更方便使用。
如何实现:空闲分区以地址递减的次序链接。每次分配内存时顺序查找空闲分区链(或空闲分区表),找到大小能满足要求的第一个空闲分区。

缺点:每次都选择最大的分区进行匹配,虽然可以让分配后留下的空闲区更大,更可用,但是这种方式会导致较大的连续空闲区被迅速用完。如果之后有“大进程”到达,就没有内存分区可用了。

邻接适应算法

算法思想:首次适应算法每次都从链头开始查找的。这可能会导致低地址部分出现很多小的空闲分区,而每次分配查找时,都要经过这些分区,因此也增加了查找的开销。如果每次都从上次查找结束的位置开始检索,就能解决上述问题。

如何实现:空闲分区以地址递增的顺序排列(可排成一个循环链表)。每次分配内存时从上次查找结束的位置开始查找空闲分区链(或空闲分区表),找到大小能满足要求的第一个空闲分区。

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知识回顾与重要考点

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