内存管理

内存管理相关概念

内部碎片、外部碎片（紧凑技术解决）

操作系统对于内存管理需要实现的功能

1. 操作系统负责内存空间的分配和回收

• 操作系统如何记录内存当前状态？
  固定分区分配：通过分区说明表，记录内存的分配与回收（分区号、大小、起始地址、状态）
  动态分区分配：空闲分区表 or 空闲分区链
• 操作系统如何为新的进程分配内存？
  动态分区分配算法
  可能出现的情况：空闲分区表记录数量不变，表项需要修改（分配分区大）；空闲分区表记录数量减少一个（分配大小相等）
• 操作系统如何将结束的进程使用的内存进行回收？
  可能出现的情况：（1）回收后产生的空闲分区和上或下分区相邻，需要两个分区合并（数量：表项不变）（2）回收的分区上下都是空闲分区，需要三个相邻分区合并（数量：表项-1）（3）回收分区上下都无空闲分区，产生新的空闲分区（数量：表项+1）

• 连续分配管理方式（分配的空间一定连续）

  1. 单一连续分配，内存中只能有一道用户程序，分为系统区和用户区。（好处：简单、无外部碎片、不一定提供内存保护；缺点：单用户单任务，内部碎片，空间利用率低）
  2. 固定分区分配：将用户空间分为若干固定大小分区，每个分区可以装入一道作业，可运行多道程序管理方式。（又分为分区大小相等与不等两种方式）相等分区不够灵活、但实现简单适用于控制多个相同对象的情况。分区大小不等灵活性强，满足不同需求。
     实现简单，无外部碎片，数据不共享。
     缺点：用户程序太大，可能不能满足需求；内部碎片，利用率低。
  3. 动态分配分区：不预先划分内存分区，在进程状图内存时根据进程大小动态建立分区，使其满足进程需要。无内部碎片，但有外部碎片。

• 动态分区分配算法（连续分配方式）

  1. 首次适应算法：按照地址顺序排列，从低地址顺序检索，找到第一个满足要求的分区进行分配。
  2. 最佳适应算法：按照容量递增的顺序进行连接，顺序查找，找到第一个满足要求、大小最小的分区。（缺点：留下越来越多很小的外部碎片）
  3. 最坏适应算法：每次分配优先使用最大的空闲分区。按容量递减的分区进行分配（后来的大进程可能无法运行）
  4. 邻近适应算法：按地址排列，每次从上次结束的位置开始查找。（循环链表）

1,4链表不会重新排列；2,3链表顺序会动态变化

2. 操作系统需要提供某种技术从逻辑上对内存空间进行扩充（虚拟内存）

3. 需要提供地址转换功能（逻辑地址->物理地址）

4. 提供内存保护功能，进程运行互不干扰（上下位寄存器、从定位寄存器和限长寄存器进行越界检查）

其他

1. 按字节编址，每个存储单元的大小为一个字节。内存单元的大小看计算机编址方式。