15连续存储分配
CH5-1连续分配存储管理
动态运行时装入方式 • 将装入模块装入内存后 ， 并不立即进行 将装入模块装入内存后， 地址转换， 地址转换 ， 而是到程序真正要执行时才 进行地址转换， 因此装入内存后， 进行地址转换 ， 因此装入内存后 ， 装入 模块中的地址依然是相对地址； 模块中的地址依然是相对地址； 方便存储管理中的“对换” 方便存储管理中的 “ 对换 ” ， 以利于提 高系统性能
动态分区分配算法 1）首次适应分配算法 2）循环首次适应算法 3）最优适应分配算法
首次适应分配算法
• 空闲分区按地址递增的次序排列； 空闲分区按地址递增的次序排列； 地址递增的次序排列 在进行内存分配时， 在进行内存分配时 ，从空闲分区表 或空闲分区链）首开始顺序查找， （ 或空闲分区链） 首开始顺序查找， 直到找到一个能满足其大小要求的 空闲分区； 空闲分区； 按照分区分配请求的大小， 按照分区分配请求的大小，从该分 区中划出一块内存空间分配给请求 者，余下的仍留在空闲分区表或空 闲分区链中； 闲分区链中；
例如：编制的程序编译完后，地址为 0000～2020H 0000～2020H，如果分给它的内存空间是 10000H开始的一段内存空间， 从10000H开始的一段内存空间，那么在装 入 时 ， 该 目 标 程 序 的 地 址 就 从 10000+0000H 10000+2020H 10000+0000H ～ 10000+2020H 如有一条语句： 2000H 如有一条语句：MOV A，2000H，则将转 变成： 12000H 变成：MOV A，12000H
固定分区式分配方式的内存分配
分区 大 起始 状态 号 小 地址 1 15 30 已分配 2 3 4 …
将这些分区根据大小 将这些分区 根据大小 进行排队， 进行排队 ， 并为之建立 一张分区使用表 分区使用表； 一张分区使用表；
存储管理习题和答案作业
第5章一．选择题（40题）1.主存用来存放__D_。
A.程序B.数据C.微程序D.程序和数据2.下列存储器中，速度最慢的是_C__。
A.半导体存储器B.光盘存储器C.磁带存储器D.硬盘存储器3.某一SRAM芯片，容量为16KB×1位，则其地址线有__A__。
A.14根B.16K根C.16根D.32根4.下列部件中，存取速度最慢的是_B__。
A.光盘存储器B.CPU存储器C.软盘存储器D.硬盘存储器5.在主存和CPU之间增加Cache的目的是_C__。
A.扩大主存的容量B.增加CPU中通用寄存器的数量C.解决CPU和主存之间的速度匹配D.代替CPU中的寄存器工作6.计算机的存储器采用分级存储体系的目的是__D_。
A.便于读／写数据B.减小机箱的体积C.便于系统升级D.解决存储容量、价格与存取速度间的矛盾7.某SRAM芯片，其容量为1KB×8位，加上电源端和接地端后，该芯片的引出线的最少数目应为__A__。
A.23B.25C.50D.208.在Cache的地址映射中，若主存中的任意一块均可映射到Cache内的任意一块的位置上，则这种方法称为__A__。
A.全相联映射B.直接映射C.组相联映射D.混合映射9.处理机有32位地址，则它的虚拟地址空间为_B__字节。
A.2GBB.4GBC.100KBD.640KB10.虚拟内存的容量只受__D_的限制。
A.物理内存的大小B.磁盘空间的大小C.数据存放的实际地址D.计算机地址字长11.以下_B__不是段式存储管理系统的优点。
A.方便编程B.方便内存管理C.方便程序共享D.方便对程序保护12.在可变分区分配方案中，最佳适应法是将空闲块按_C__次序排序。
A.地址递增B.地址递减C.大小递增D.大小递减13.在分区存储管理方式中，如果在按地址生序排列的未分配分区表中顺序登记了下列未分配分区：1-起始地址17KB，分区长度为9KB；2-起始地址54KB，分区长度为13KB；现有一个分区被释放，其起始地址为39KB，分区长度为15KB，则系统要_C__。
连续存储分配页式存储管理.ppt
目的与要求：了解连续存储分配，掌握页式 存储管理。 重点与难点：连续可变存储管理；页式存储 管理。 作业：5，6，7，11
第五章 存储管理
研究作业或进程在主存的存放问题(以放的 方法为线索）：
• 放（placement） 连续、非连续 • 取（fetch） • 替换（replacement）
5. 否则将k分成k1、k2，其中k1分给用户 size(k1)=size(v)， F = F + {k2}
回收： 当作业结束时，收回作业所占空间，
将此块链入空闲队列。
若空闲队列中原来有与此块的相邻块， 则把这些块合并成一个大连续块。
二、可用空间管理
除用队列表示可用空闲块外,也可以用 数组登记可用空闲块，数组项=用户空间 总量/基本分配单位。
等效访问时间：设访存时间为750ns，搜索 联想存储器的时间为50ns，命中率为80%， 则（这里假设先查联想存储器再查页表）： 80% *（50＋750）+ 20% *（50＋ 750+750）= 950ns
在进程被调度占用cpu时，将进程页表始址 装入页表始地址寄存器，同时作废掉联想存 储器中的原内容，用新的页表项替换。
CPU 地址A < True
+
F
主存
程序性异常
二、作业存储调度
OS
多 ... 3k 4k 1k 2k
4k
队 列
...
5k 6k
6k
法 ... 7k 10k 11k 8k
12k
OS
单
4k
队 列 ... 7k 3k 4k 5k
6k
法
12k
三、存储碎片
操作系统-连续分配存储管理方式
第一章 操作系统引论
图4-6 空闲分区表
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第一章 操作系统引论
图4-7 空闲链结构
7
第一章 操作系统引论
2. 动态分区分配算法 为把一个新作业装入内存，须按照一定的分配算法，从 空闲分区表或空闲分区链中选出一分区分配给该作业。由于 内存分配算法对系统性能有很大的影响，故人们对它进行了 较为广泛而深入的研究，于是产生了许多动态分区分配算法。
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第一章 操作系统引论
3. 最佳适应(best fit，BF)算法 所谓“最佳”是指，每次为作业分配内存时，总是把能 满足要求、又是最小的空闲分区分配给作业，避免“大材小 用”。为了加速寻找，该算法要求将所有的空闲分区按其容 量以从小到大的顺序形成一空闲分区链。
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第一章 操作系统引论
4. 最坏适应(worst fit，WF)算法 由于最坏适应分配算法选择空闲分区的策略正好与最佳 适应算法相反：它在扫描整个空闲分区表或链表时，总是挑 选一个最大的空闲区，从中分割一部分存储空间给作业使用， 以至于存储器中缺乏大的空闲分区，故把它称为是最坏适应 算法。
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第一章 操作系统引论
2. 循环首次适应(next fit，NF)算法 为避免低址部分留下许多很小的空闲分区，以及减少查 找可用空闲分区的开销，循环首次适应算法在为进程分配内 存空间时，不再是每次都从链首开始查找，而是从上次找到 的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直至找到一个能满 足要求的空闲分区，从中划出一块与请求大小相等的4.3.2 固定分区分配 1. 划分分区的方法 可用下述两种方法将内存的用户空间划分为若干个固定
大小的分区： (1) 分区大小相等(指所有的内存分区大小相等)。 (2) 分区大小不等。
2
第十一讲存储器管理之连续分配方式
第十一讲存储器管理之连续分配方式连续分配是指将存储器中的空间按照一定的方式连续划分给进程使用的一种存储器管理方式。
常见的连续分配方式有三种：单一连续分配方式、固定分区分配方式和动态分区分配方式。
单一连续分配方式是最简单的分配方式，每个进程只有一个连续的存储区域。
操作系统将整个存储器分成两部分，一部分为操作系统占用，另一部分为用户程序占用。
优点是实现简单，缺点是无法有效利用存储器空间和不能同时运行多个程序。
2.固定分区分配方式固定分区分配方式是将存储器划分成若干个固定大小的区域，每个区域对应一个作业或进程。
每个进程的大小必须小于等于所分配的存储区域大小。
操作系统为每个进程分配存储空间时，优先从大小与所需存储空间最接近的空闲分区开始分配。
优点是管理简单，缺点是会导致存储空间的浪费和外部碎片的产生。
3.动态分区分配方式动态分区分配方式是将存储器分为多个大小不等的存储块，每个进程可以根据需要分配不同大小的存储块。
当新的进程需要存储空间时，操作系统从存储器的起始地址开始查找，找到第一个可用空闲块，并将其分配给进程。
优点是存储空间利用率高，可以同时运行多个进程，但缺点是会导致内部碎片的产生。
对于动态分区分配方式，还可以采用三种具体的分区算法：a. 首次适应算法（First Fit）：从前向后遍历所有空闲分区，找到第一个大小大于或等于所需存储空间的空闲分区进行分配。
优点是速度快，但容易产生较多的碎片。
b. 循环首次适应算法（Next Fit）：与首次适应算法类似，但从上一次分配的位置开始查找，减少了空闲分区的时间。
可以避免每次都从头开始，但仍会产生较多的碎片。
c. 最佳适应算法（Best Fit）：从所有空闲分区中找到最小且大于所需存储空间的空闲分区进行分配。
优点是最大限度地避免碎片，但速度相对较慢。
综上所述，连续分配方式是一种常见的存储器管理方式。
根据应用场景和需求不同，可以选择合适的连续分配方式来管理存储器，以实现存储空间的高效利用和进程的有效管理。
连续分配存储管理方式
连续分配存储管理方式什么是连续分配存储管理方式连续分配存储管理方式指的是将内存空间划分为一系列连续的块，并按照一定的规则将这些块分配给进程使用。
这种存储管理方式广泛应用于操作系统中的进程管理和文件系统管理等领域。
连续分配存储管理的常见算法1. 首次适应算法（First Fit）首次适应算法是按照内存空间的地址顺序，从低地址到高地址依次查找可用的空闲块，并将进程分配到第一个满足大小要求的空闲块中。
该算法简单直接，但容易产生碎片。
2. 最佳适应算法（Best Fit）最佳适应算法是在所有可用的空闲块中选择最小且能满足进程大小要求的空闲块进行分配。
该算法能够充分利用内存空间，但是搜索过程较为复杂，效率较低。
3. 最坏适应算法（Worst Fit）最坏适应算法是在所有可用的空闲块中选择最大的空闲块进行分配，这样可以最大程度地保留大块空闲空间。
但是这种策略可能导致产生更多的碎片。
4. 快速适应算法（Next Fit）快速适应算法是首次适应算法的改进版本，在分配空闲块时，从上次分配的位置开始搜索。
这样可以避免每次都从头开始搜索，提高了搜索的效率。
连续分配存储管理的优点和缺点优点1.实现简单：连续分配存储管理算法相对而言比较简单，易于实现和理解。
2.内存利用率高：连续分配存储管理可以充分利用内存空间，减少空闲空间的浪费。
3.顺序访问性好：由于连续分配存储管理方式将内存空间划分为连续的块，所以对于顺序访问的进程来说，访问效率较高。
缺点1.碎片问题：连续分配存储管理容易产生内部碎片和外部碎片。
内部碎片是指分配给进程的内存块比进程所需的内存块大，造成内存空间浪费。
外部碎片是指内存空闲块的分布不连续，无法满足大块连续内存需求，导致内存的浪费。
2.分配效率低：由于需要搜索可用的空闲块，连续分配存储管理的分配效率相对较低。
3.控制粒度难以调整：连续分配存储管理方式中，分配块的大小通常是固定的，难以根据进程的需要进行灵活调整。
连续内存分配
Operating system maintains information about（操作系统包含以下信息）:a) allocated partitions （分配的分区） b) free partitions (hole)（空的分区）
First-fit（首先适应）: Allocate the first hole that is big enough.（分配最先 01 找到的合适的分区。）
Best-fit（最佳适应）: Allocate the smallest hole that is big enough; must 02 search entire list, unless ordered by size. Produces the smallest leftover hole.
最佳适应算法（Best Fit）
最佳适应算法（Best Fit）
➢ 从全部空闲区中找出能满足作业要求的、且最小的空闲分区. ➢ 能使碎片尽量小 ➢ 为提高查找效率，空闲分区表（空闲区链）中的空闲分区要按从小到大
进行排序，自表头开始查找到第一个满足要求的自由分区分配 ➢ 特点
从个别来看，外碎片较小， 但从整体来看，
➢First-fit and best-fit better than worst-fit in terms of speed and storage utilization.（ 在 速度和存储的利用上，首先适应和最佳适应要比最差适应好。）
第十一讲存储器管理之连续分配方式
第十一讲存储器管理之连续分配方式所谓连续分配方式：是指为一个用户程序分配一个连续的内存空间。
又可把连续分配方式分为：单一连续分配，固定分区分配，动态分区分配，动态重定位分区分配，四种方式。
1 单一连续分配（单独分区分配）最简单的一种存储管理方式，但只能用于单用户、单任务的OS中。
概念：单一连续分配就是整个主存区域的用户空间均归一个用户作业使用。
存储管理方法：将内存分为系统区（内存低端，分配给OS用）和用户区（内存高端，分配给用户用）。
其中用户区是指除了系统区外的内存空间，提供给用户程序使用。
采用静态分配方式，即作业一旦进入内存，就要等待它运行结束后才能释放内存。
主要特点：管理简单，只需小量的软件和硬件支持，便于用户了解和使用。
但因内存中只装入一道作业运行，内存空间浪费大，各类资源的利用率也不高。
例子：一个容量为256KB的内存，操作系统占用32KB，剩下224KB全部分配给用户作业，如果一个作业仅需64KB，那么就有160KB的存储空间被浪费。
2 固定分区分配分区分配方式是满足多道程序设计需要的一种最简单的存储管理方法。
2.1 思想：将内存分成若干个分区（大小相等/不相等），除OS占一区外，其余的每一个分区容纳一个用户程序。
这样来实现多道并发。
2.2 分区划分方法：分区大小相等，分区大小不等。
但事先必须确定，在运行时不能改变。
即分区大小及边界在运行时不能改变。
2.3 内存分配：首先：要先建立一张分区说明表或使用表，以记录分区号、分区大小、分区的起始地址及状态（已分配或未分配）。
其次：当某个用户程序要装入内存时，由内存分配程序检索分区说明表，从表中找出一个满足要求的尚未分配的分区分配该程序，同时修改说明表中相应分区的状态；若找不到大小足够的分区，则拒绝为该程序分配内存。
第三：当程序执行完毕，释放占用的分区，管理程序将修改说明表中相应分区的状态为未分配，实现内存资源的回收。
2.4 特点主要特点：管理简单，但因作业的大小并不一定与某个分区大小相等，从而使一部分存储空间被浪费。
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循环首次适应算法
在首次适应算法的基础上，每次查找时从上次 找到空闲分区的下一个空闲分区开始查找。
特点：空闲分区分布均匀，但是会缺乏大的空 闲分区。
最佳适应算法
把能满足要求、又是最小的空闲分区分配给作 业，避免“大材小用”。
特点：分区按照大小顺序排列。
4.2.3 动态分区分配
操作系统并不预设固定数目的分区，而 是按照程序的内存需求为其划分存储空间， 内存中的分区数目动态变化，我们将这种存 储器管理方式称为可变分区分配管理方式， 也称之为动态分区分配管理方式。
数据结构
空闲分区表
分区号 1 2 3 4 …
分区始址 0x30002000 0x30008000
程序D
空闲空间 已用空间
紧凑前
紧凑后
实现
系统采用可重定位分 区分配算法时，程序 要采用动态运行时装 入方式。系统在硬件 上要增加一个“重定 位寄存器”，装载程 序在内存中的起始地 址。
结束
学习十五 连续存储分配方式
4.2 连续存储分配方式
给每一个程序分配一片连续的存储空间， 其容量为程序运行时所需的最大空间。
连续分配方式包含单一连续分配、固定 分区分配、动态分区分配以及动态重定位分 区分配四种方式。
4.2.1 单一连续分配
内存分为系统区和用户区，用户区一次只 能装入一个程序运行。
回收分区 空闲分区
b 与后一个 空闲分区邻接
空闲分区 回收分区 空闲分区
c 与前后 空闲分区邻接
4.2.4 可重定位分区分配
紧凑：当空闲分区的总量大于程序的大小，
但每个空闲分区容量小于程序的大小时，
移动程序的位置，将空闲分区合并成一个
大的空闲分区。
程序A
程序A
程序B 程序C
程序B 程序C
程序D
…ห้องสมุดไป่ตู้
大小 16KB 8KB
…
状态 已用表项 已用表项 未用表项 未用表项
…
空闲分区链
前
后
向
向
指
指
针 N个字节 针
N
N
+
+
2
2
分配算法
首次适应算法
首次适应算法要求空闲分区以地址递增的次序 排列。以空闲分区链为例，每次从链首开始顺 序查找，直到找到一个大小能满足需求的空闲 分区为止；然后再按照程序的大小，从该分区 中划分出一块内存空间给请求者，余下的空闲 部分仍留在空闲分区链中。若从空闲分区链中 找不到合适的空闲分区，则分配失败。
最差适应算法
每次从空闲分区中选择最大的空闲分区分配给 程序，以便切割剩余的空闲分区空间不太小。
外碎片
不管采用何种算法，分配时时常不能找 到与所需容量一样的空闲分区，切割操作会 留下或大或小的空闲分区。我们将这些永远 不会被分配的小空闲分区称为外碎片。
回收算法
空闲分区 回收分区
a 与前一个 空闲分区邻接
4.2.2 固定分区分配
固定分区分配管理方式是将内存划分成固 定数目的区域。
固定分区分配表
分区号 1 2 3 4
长度 8MB 8MB
16MB 32MB
起始地址 0x30000000 0x30800000
0x31000000 0x32000000
状态 未分配 未分配 未分配 未分配
内碎片
固定分区分配管理方式简单，但是由于 分区大小固定，并不能很好的适应每个程序， 分区内部会有小部分存储空间被浪费掉。我 们将分区内部浪费掉的空间称之为内碎片。