Memóriakezelés az operációs rendszerben: folyamatos, csere, töredezettség

Miért érdemes memóriakezelést használni?

Íme a memóriakezelés használatának okai:

• Lehetővé teszi annak ellenőrzését, hogy mennyi memóriát kell lefoglalni azokhoz a folyamatokhoz, amelyek eldöntik, hogy melyik processzornak mikor kell memóriát kapnia.
• Nyomon követi a készlet felszabadulását vagy kiosztását. Ennek megfelelően frissíti az állapotot.
• Lefoglalja a helyet az alkalmazási rutinoknak.
• Arról is gondoskodik, hogy ezek az alkalmazások ne zavarják egymást.
• Segít megvédeni a különböző folyamatokat egymástól
• A programokat a memóriába helyezi úgy, hogy a memória teljes mértékben kihasználva legyen.

Memóriakezelési technikák

Íme néhány legfontosabb memóriakezelési technika:

Egyetlen összefüggő kiosztás

Ez a legegyszerűbb memóriakezelési technika. Ezzel a módszerrel a számítógép összes memóriája egy alkalmazás számára elérhető, kivéve az operációs rendszer számára fenntartott kis részt. Például az MS-DOS operációs rendszer ilyen módon foglalja le a memóriát. A beágyazott rendszer is egyetlen alkalmazáson fut.

Partícionált kiosztás

Az elsődleges memóriát különböző memóriapartíciókra osztja, amelyek többnyire a memória összefüggő területei. Minden partíció tárolja az összes információt egy adott feladathoz vagy feladathoz. Ez a módszer abból áll, hogy egy partíciót hozzá kell rendelni egy jobhoz, amikor az elindul, és le kell foglalni, amikor befejeződik.

Lapozott memóriakezelés

Ez a módszer a számítógép fő memóriáját fix méretű egységekre osztja, amelyeket oldalkereteknek nevezünk. Ez a hardveres memóriakezelő egység az oldalakat keretekbe képezi le, amelyeket oldalanként kell kiosztani.

Szegmentált memóriakezelés

A szegmentált memória az egyetlen memóriakezelési módszer, amely nem biztosít a felhasználó programjának lineáris és összefüggő címteret.

A szegmenseknek hardveres támogatásra van szükségük szegmenstábla formájában. Tartalmazza a szakasz fizikai címét a memóriában, méretét és egyéb adatokat, például hozzáférésvédelmi biteket és állapotot.

Mi az a Csere?

A csere egy olyan módszer, amelyben a folyamatot ideiglenesen át kell cserélni a fő memóriából a háttértárba. Később visszakerül a memóriába a folytatáshoz.

A háttértár egy merevlemez vagy más másodlagos tárolóeszköz, amelynek elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy minden felhasználó számára elférjen az összes memóriakép másolata. Közvetlen hozzáférést is kínál ezekhez a memóriaképekhez.

A csere előnyei

Íme a csere főbb előnyei/előnyei:

• Magasabb fokú multiprogramozást kínál.
• Lehetővé teszi a dinamikus áthelyezést. Például, ha a végrehajtási időben cím-összerendelést használnak, akkor a folyamatok különböző helyeken cserélhetők. Ellenkező esetben fordítási és betöltési idejű kötések esetén a folyamatokat ugyanarra a helyre kell áthelyezni.
• Segít a memória jobb kihasználásában.
• Minimális CPU-időveszteség a befejezéskor, így könnyen alkalmazható prioritás alapú ütemezési módszerre a teljesítmény javítása érdekében.

Mi az a memóriafoglalás?

A memóriafoglalás egy folyamat, amelynek során a számítógépes programok memóriát vagy helyet rendelnek hozzá.

Itt a fő memória kétféle partícióra oszlik

1. Alacsony memória - Operadolog rendszer ebben a típusú memóriában lakik.
2. Magas memória– A felhasználói folyamatok magas memóriában vannak tárolva.

Partíciókiosztás

A memória különböző blokkokra vagy partíciókra van felosztva. Minden folyamatot a követelményeknek megfelelően osztanak ki. A partíciókiosztás ideális módszer a belső fragmentáció elkerülésére.

Az alábbiakban bemutatjuk a különböző partíciókiosztási sémákat:

• First Fit: Ennél a típusillesztésnél a partíció le van foglalva, ami az első elégséges blokk a fő memória elejétől számítva.
• Legjobban illeszkedő: A folyamatot ahhoz a partícióhoz rendeli hozzá, amely az első legkisebb partíció a szabad partíciók között.
• Legrosszabb illeszkedés: A folyamatot a partíció, amely a legnagyobb szabadon elérhető partíció a fő memóriában.
• Következő illeszkedés: Leginkább az első Fithez hasonlít, de ez az illesztés az első elégséges partíciót keresi az utolsó kiosztási ponttól.

Mi az a lapozás?

A lapozás egy tárolómechanizmus, amely lehetővé teszi az operációs rendszer számára, hogy a másodlagos tárolóból a fő memóriába lapok formájában lekérjen folyamatokat. A lapozási módszerben a fő memóriát a fizikai memória kis, rögzített méretű blokkjaira osztják, amelyeket kereteknek neveznek. A keret méretének meg kell egyeznie az oldal méretével a fő memória maximális kihasználása és a külső töredezettség elkerülése érdekében. személyhívó az adatok gyorsabb elérésére szolgál, és ez logikus koncepció.

Mi az a töredezettség?

A folyamatokat a rendszer tárolja és eltávolítja a memóriából, ami szabad memóriaterületet hoz létre, amely túl kicsi ahhoz, hogy más folyamatok használhassák.

Néha azt a folyamatot, amely nem képes memóriablokkokhoz allokálni, mert kis mérete és a memóriablokkok mindig kihasználatlanok maradnak, töredezettségnek nevezzük. Ez a fajta probléma egy dinamikus memóriaallokációs rendszer során fordul elő, amikor a szabad blokkok meglehetősen kicsik, így nem tud semmilyen kérést teljesíteni.

A töredezettségi módszer két típusa:

1. Külső töredezettség
2. Belső töredezettség

• A külső töredezettség csökkenthető a memória tartalmának átrendezésével, hogy az összes szabad memóriát egyetlen blokkban helyezzék el.
• A belső töredezettség csökkenthető a legkisebb partíció hozzárendelésével, amely még mindig elég jó a teljes folyamat végrehajtásához.

Mi az a szegmentálás?

A szegmentálási módszer szinte hasonlóan működik, mint a lapozás. Az egyetlen különbség a kettő között, hogy a szegmensek változó hosszúságúak, míg a lapozási módszerben az oldalak mindig rögzített méretűek.

Egy programszegmens tartalmazza a program fő funkcióját, adatstruktúrákat, segédfunkciókat stb. Az operációs rendszer szegmensleképezési táblázatot tart fenn az összes folyamathoz. Tartalmazza a szabad memóriablokkok listáját is, méretével, szegmensszámaival és a fő memóriában, ill. virtuális memória.

Mi az a dinamikus betöltés?

A dinamikus betöltés egy program rutinja, amely nem töltődik be, amíg a program meg nem hívja. Minden rutinnak a lemezen kell lennie, áthelyezhető betöltési formátumban. A fő program betöltődik a memóriába és lefut. A dinamikus betöltés jobb memóriahasználatot is biztosít.

Mi az a dinamikus linkelés?

A linkelés egy olyan módszer, amely segít az operációs rendszernek a különböző kód- és adatmodulok összegyűjtésében és egyetlen végrehajtható fájlban való egyesítése során. A fájl betölthető a memóriába és végrehajtható. Az operációs rendszer a rendszerszintű könyvtárakat olyan programba tudja kapcsolni, amely betöltéskor egyesíti a könyvtárakat. A dinamikus linkelési módszerben a programkönyvtárak a végrehajtás során kapcsolódnak össze, így a programkód mérete kicsi maradhat.

Különbség a statikus és a dinamikus terhelés között

Statikus betöltés	Dinamikus betöltés
A statikus betöltés akkor használatos, ha statikusan szeretné betölteni a programot. Ezután a fordításkor a teljes program összekapcsolásra kerül és lefordításra kerül anélkül, hogy bármilyen külső modulra vagy programfüggőségre lenne szükség.	A dinamikusan betöltött programban a hivatkozások biztosítva lesznek, és a betöltés a végrehajtáskor történik meg.
A betöltéskor a teljes program betöltődik a memóriába, és elindul a végrehajtás.	A könyvtár rutinjai csak akkor töltődnek be a memóriába, ha a programban szükség van rájuk.

Különbség a statikus és a dinamikus linkelés között

Íme a fő különbség a statikus és a dinamikus linkelés között:

Statikus összekapcsolás	Dinamikus linkelés
A statikus linkelés az összes többi modult, amelyre egy programnak szüksége van, egyetlen végrehajtható kódba egyesítheti. Ez segít az operációs rendszernek megakadályozni a futásidejű függőséget.	Dinamikus csatolás használata esetén nem kell a tényleges modult vagy könyvtárat összekapcsolni a programmal. Ehelyett használjon hivatkozást a fordításkor és az összekapcsoláskor megadott dinamikus modulra.

Összegzésként

• A memóriakezelés a számítógép memóriájának vezérlésének és koordinálásának folyamata, blokknak nevezett részek hozzárendelése a különböző futó programokhoz a rendszer általános teljesítményének optimalizálása érdekében.
• Lehetővé teszi annak ellenőrzését, hogy mennyi memóriát kell lefoglalni azokhoz a folyamatokhoz, amelyek eldöntik, hogy melyik processzornak mikor kell memóriát kapnia.
• Egyszeri összefüggő kiosztás esetén a számítógép összes memóriatípusa elérhető egy alkalmazás számára, kivéve az operációs rendszer számára fenntartott kis részt.
• A particionált allokációs módszer az elsődleges memóriát különböző memóriapartíciókra osztja, amelyek többnyire a memória összefüggő területei
• A lapozott memóriakezelési módszer a számítógép fő memóriáját fix méretű egységekre osztja, amelyeket oldalkereteknek nevezünk
• A szegmentált memória az egyetlen memóriakezelési módszer, amely nem biztosít a felhasználó programjának lineáris és összefüggő címteret.
• A csere egy olyan módszer, amelyben a folyamatot ideiglenesen át kell cserélni a fő memóriából a háttértárba. Később visszakerül a memóriába a folytatáshoz.
• A memóriafoglalás egy folyamat, amelynek során a számítógépes programok memóriát vagy helyet rendelnek hozzá.
• A lapozás egy tárolómechanizmus, amely lehetővé teszi az operációs rendszer számára, hogy a másodlagos tárolóból a fő memóriába lapok formájában lekérjen folyamatokat.
• A töredezettség a lemez azon állapotára utal, amelyben a fájlok a lemez körül szétszórva darabokra vannak osztva.
• A szegmentálási módszer szinte hasonlóan működik, mint a lapozás. Az egyetlen különbség a kettő között, hogy a szegmensek változó hosszúságúak, míg a lapozási módszerben az oldalak mindig rögzített méretűek.
• A dinamikus betöltés egy program rutinja, amely nem töltődik be, amíg a program meg nem hívja.
• A linkelés egy olyan módszer, amely segít az operációs rendszernek a különböző kód- és adatmodulok összegyűjtésében és egyetlen végrehajtható fájlban való egyesítése során.