操作系统-连续分配存储管理方式

第四章存储器管理第0节存储管理概述一、存储器的层次结构1、在现代计算机系统中，存储器是信息处理的来源与归宿，占据重要位置。

但是，在现有技术条件下，任何一种存储装置，都无法从速度、容量、是否需要电源维持等多方面，同时满足用户的需求。

实际上它们组成了一个速度由快到慢，容量由小到大的存储装置层次。

2、各种存储器•寄存器、高速缓存Cache：少量的、非常快速、昂贵、需要电源维持、CPU可直接访问；•内存RAM：若干(千)兆字节、中等速度、中等价格、需要电源维持、CPU可直接访问；•磁盘高速缓存：存在于主存中；•磁盘：数千兆或数万兆字节、低速、价廉、不需要电源维持、CPU 不可直接访问；由操作系统协调这些存储器的使用。

二、存储管理的目的1、尽可能地方便用户；提高主存储器的使用效率，使主存储器在成本、速度和规模之间获得较好的权衡。

(注意cpu和主存储器，这两类资源管理的区别)2、存储管理的主要功能：•地址重定位•主存空间的分配与回收•主存空间的保护和共享•主存空间的扩充三、逻辑地址与物理地址1、逻辑地址(相对地址，虚地址)：用户源程序经过编译/汇编、链接后，程序内每条指令、每个数据等信息，都会生成自己的地址。

●一个用户程序的所有逻辑地址组成这个程序的逻辑地址空间(也称地址空间)。

这个空间是以0为基址、线性或多维编址的。

2、物理地址(绝对地址，实地址)：是一个实际内存单元(字节)的地址。

●计算机内所有内存单元的物理地址组成系统的物理地址空间，它是从0开始的、是一维的；●将用户程序被装进内存，一个程序所占有的所有内存单元的物理地址组成该程序的物理地址空间(也称存储空间)。

四、地址映射(变换、重定位)当程序被装进内存时，通常每个信息的逻辑地址和它的物理地址是不一致的，需要把逻辑地址转换为对应的物理地址----地址映射；地址映射分静态和动态两种方式。

1、静态地址重定位是程序装入时集中一次进行的地址变换计算。

物理地址= 重定位的首地址+ 逻辑地址•优点：简单，不需要硬件支持；•缺点：一个作业必须占据连续的存储空间；装入内存的作业一般不再移动；不能实现虚拟存储。

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。

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。

计算机操作系统文件系统了解文件管理和存储的原理计算机操作系统的文件系统是一种用于管理和存储计算机文件的机制。

它将文件组织成一个层次结构并提供了对文件的创建、读取、写入和删除等操作。

了解文件管理和存储的原理对于使用计算机的人来说是非常重要的。

本文将介绍文件系统的基本原理以及其在计算机操作系统中的作用。

一、文件系统的基本原理文件系统可以理解为一种虚拟的存储器，它通过记录文件的存储位置和相关属性来管理文件。

文件系统通常由文件、目录和文件描述符等组成。

1. 文件：文件是指一组有关联的数据的集合，可以是文本文件、图像文件、音频文件等。

文件在计算机中被划分为连续的块，每个块可以存储一部分文件数据。

2. 目录：目录是一种用于组织文件的结构。

它可以包含文件和其他目录。

通过目录，用户可以方便地找到所需的文件。

目录可以看作是一个树状结构，根目录位于最上层，下面是一些子目录和文件。

3. 文件描述符：文件描述符是操作系统为每个文件维护的一种数据结构。

它包含了文件的各种属性信息，比如文件大小、创建时间、修改时间等。

通过文件描述符，操作系统可以对文件进行管理和控制。

二、文件管理的原理文件管理是指对文件的创建、读取、写入和删除等操作。

计算机操作系统提供了一系列的系统调用来实现文件管理。

1. 创建文件：当用户需要创建一个新文件时，操作系统将为该文件分配一个唯一的文件名和一个文件描述符。

此时，文件系统会分配一部分空闲的存储空间来保存文件的数据。

2. 读取文件：当用户需要读取一个文件时，操作系统根据文件的文件名和文件描述符找到文件的存储位置，并将文件的数据读取到内存中供用户使用。

3. 写入文件：当用户需要向一个文件写入数据时，操作系统根据文件的文件名和文件描述符找到文件的存储位置，并将用户提供的数据写入到文件中。

4. 删除文件：当用户不再需要一个文件时，可以通过删除文件的方式来释放文件占用的存储空间。

操作系统会将文件的存储空间标记为可用，并从文件系统中删除该文件的相关信息。