一、内存管理的概念和目的
内存管理是指操作系统对内存的划分和动态分配,它的主要目的是提高内存的利用率和系统的性能。通过内存管理,操作系统可以确保每个进程都有一个独立的内存空间,保护进程之间互不干扰,同时支持多个进程并发执行。
二、内存管理的基本功能
1、内存空间的分配与回收:操作系统负责为用户进程分配内存空间,并在进程结束时回收其占有的空间。这一功能通过内存分配算法和回收算法来实现,以确保内存的合理利用。
2、地址转换:由于用户进程使用的地址是逻辑地址,而内存中的实际地址是物理地址,因此需要进行地址转换。操作系统通过页表或段表等数据结构来实现逻辑地址到物理地址的映射。
3、内存空间的扩充:为了支持较大的用户进程,操作系统利用虚拟存储技术从逻辑上扩充内存。这包括请求分页存储管理、请求分段存储管理等方式,使得在较小的物理内存中能够执行较大的用户程序。 内存共享与保护:操作系统提供内存共享机制,允许多个进程共享同一块内存区域。同时,通过设置内存访问权限和保护机制,防止进程之间的非法访问和干扰。
三、内存管理的存储方式
内存管理的存储方式主要分为连续分配存储管理方式和非连续分配存储管理方式。
1、连续分配存储管理方式:为用户进程分配一个连续的内存空间。这包括单一连续存储管理、固定分区存储管理和动态分区存储管理等方式。其中,动态分区存储管理又可以根据分配算法的不同(如首次适应算法、最优适应算法、最差适应算法等)进行细分。
2、非连续分配存储管理方式:允许一个程序分散地装入不相邻的内存分区中。这包括分页存储管理、分段存储管理以及段页式存储管理等方式。分页存储管理将内存划分为大小相等的页框,进程划分为大小相等的页;分段存储管理则根据用户进程的自然结构划分为若干段,每段包含一组逻辑上相对完整的信息。段页式存储管理则是结合了分段和分页的优点。
四、内存管理的相关技术
1、虚拟存储技术:利用磁盘等辅助存储器作为内存的后备存储,通过内存和磁盘之间的数据交换来支持较大的用户进程。这包括请求分页存储管理、请求分段存储管理等实现方式。
2、覆盖与交换技术:覆盖技术是在同一个程序或进程中的不同部分之间共享内存空间;交换技术是在不同进程之间交换内存空间。这两种技术都可以在一定程度上减少内存碎片和提高内存利用率。