Управление памятью в ОС: непрерывная, подкачка, фрагментация

Зачем использовать управление памятью?

Вот причины использования управления памятью:

• Он позволяет вам проверить, сколько памяти необходимо выделить процессам, которые решают, какой процессор должен получить память и в какое время.
• Отслеживает каждый раз, когда инвентарь освобождается или не распределяется. По нему будет обновляться статус.
• Он выделяет пространство для подпрограмм приложений.
• Также убедитесь, что эти приложения не мешают друг другу.
• Помогает защитить различные процессы друг от друга
• Он помещает программы в память так, чтобы память использовалась в полной мере.

Методы управления памятью

Вот некоторые наиболее важные методы управления памятью:

Одно непрерывное выделение

Это самый простой метод управления памятью. В этом методе для одного приложения доступны все типы памяти компьютера, за исключением небольшой части, зарезервированной для ОС. Например, операционная система MS-DOS распределяет память таким образом. Встроенная система также работает на одном приложении.

Разделенное распределение

Он делит первичную память на различные разделы памяти, которые в основном представляют собой смежные области памяти. В каждом разделе хранится вся информация для конкретной задачи или задания. Этот метод заключается в выделении раздела для задания при его запуске и освобождении его после завершения.

Страничное управление памятью

Этот метод делит основную память компьютера на блоки фиксированного размера, известные как страничные фреймы. Этот аппаратный блок управления памятью отображает страницы в кадры, которые должны распределяться постранично.

Сегментированное управление памятью

Сегментированная память — единственный метод управления памятью, который не предоставляет программе пользователя линейное и непрерывное адресное пространство.

Сегментам необходима аппаратная поддержка в виде таблицы сегментов. Он содержит физический адрес раздела в памяти, размер и другие данные, такие как биты защиты доступа и состояние.

Что такое обмен?

Обмен — это метод, при котором процесс должен временно перемещаться из основной памяти в резервное хранилище. Позже он будет возвращен в память для продолжения выполнения.

Резервное хранилище — это жесткий диск или другое вторичное запоминающее устройство, которое должно быть достаточно большим, чтобы вместить копии всех образов памяти для всех пользователей. Он также может предлагать прямой доступ к этим образам памяти.

Преимущества обмена

Вот основные преимущества / плюсы обмена:

• Он предлагает более высокую степень мультипрограммирования.
• Позволяет динамическое перемещение. Например, если используется привязка адреса во время выполнения, то процессы можно поменять местами в разных местах. В противном случае в случае привязки времени компиляции и загрузки процессы должны быть перемещены в одно и то же место.
• Это помогает лучше использовать память.
• Минимальные потери процессорного времени при завершении, поэтому его можно легко применить к методу планирования на основе приоритетов для повышения его производительности.

Что такое распределение памяти?

Распределение памяти — это процесс, посредством которого компьютерным программам выделяется память или пространство.

Здесь основная память разделена на два типа разделов.

1. Мало памяти – Operaсистема тинг находится в этом типе памяти.
2. Высокая память– Пользовательские процессы хранятся в верхней памяти.

Распределение разделов

Память разделена на различные блоки или разделы. Каждый процесс распределяется в соответствии с требованиями. Распределение разделов — идеальный способ избежать внутренней фрагментации.

Ниже приведены различные схемы размещения разделов:

• Первая посадка: В этом типе подгонки выделяется раздел, представляющий собой первый достаточный блок от начала основной памяти.
• Лучше всего подходит: Он выделяет процесс тому разделу, который является первым наименьшим разделом среди свободных разделов.
• Худшее соответствие: Он распределяет процесс по раздел, который является самым большим достаточно свободным разделом в основной памяти.
• Следующая посадка: Он во многом похож на первый Fit, но этот Fit ищет первый достаточный раздел из последней точки распределения.

Что такое пейджинг?

Пейджинг — это механизм хранения, который позволяет ОС извлекать процессы из вторичного хранилища в основную память в виде страниц. В методе пейджинга основная память делится на небольшие блоки физической памяти фиксированного размера, которые называются кадрами. Размер фрейма должен оставаться таким же, как размер страницы, чтобы максимально использовать основную память и избежать внешней фрагментации. Пейджинг используется для более быстрого доступа к данным, и это логичная концепция.

Что такое фрагментация?

Процессы сохраняются и удаляются из памяти, что создает свободное пространство памяти, которое слишком мало для использования другими процессами.

Иногда процессы, которые не могут выделить блоки памяти из-за их небольшого размера и блоков памяти, всегда остаются неиспользуемыми, называются фрагментацией. Проблемы такого типа возникают в системе динамического распределения памяти, когда свободные блоки довольно малы и не могут выполнить ни один запрос.

Два типа методов фрагментации:

1. Внешняя фрагментация
2. Внутренняя фрагментация

• Внешнюю фрагментацию можно уменьшить, переупорядочив содержимое памяти, чтобы поместить всю свободную память в один блок.
• Внутреннюю фрагментацию можно уменьшить, выделив наименьший раздел, которого достаточно для выполнения всего процесса.

Что такое сегментация?

Метод сегментации работает почти аналогично пейджингу. Единственная разница между ними заключается в том, что сегменты имеют переменную длину, тогда как в методе разбиения на страницы страницы всегда имеют фиксированный размер.

Сегмент программы включает в себя основную функцию программы, структуры данных, служебные функции и т. д. ОС поддерживает таблицу карты сегментов для всех процессов. Он также включает список свободных блоков памяти с указанием их размера, номеров сегментов и ячеек памяти в основной памяти или виртуальная память.

Что такое динамическая загрузка?

Динамическая загрузка — это процедура программы, которая не загружается до тех пор, пока программа ее не вызовет. Все процедуры должны храниться на диске в перемещаемом формате загрузки. Основная программа загрузится в память и выполнится. Динамическая загрузка также обеспечивает лучшее использование памяти.

Что такое динамическое связывание?

Связывание — это метод, который помогает ОС собирать и объединять различные модули кода и данных в один исполняемый файл. Файл можно загрузить в память и выполнить. ОС может связывать библиотеки системного уровня в программу, которая объединяет библиотеки во время загрузки. В методе динамического связывания библиотеки связываются во время выполнения, поэтому размер программного кода может оставаться небольшим.

Разница между статической и динамической загрузкой

Статическая загрузка	Динамическая загрузка
Статическая загрузка используется, когда вы хотите загрузить программу статически. Тогда во время компиляции вся программа будет скомпонована и скомпилирована без необходимости использования какого-либо внешнего модуля или зависимости от программы.	В динамически загружаемой программе будут предоставлены ссылки, и загрузка будет выполняться во время выполнения.
Во время загрузки вся программа загружается в память и начинает свое выполнение.	Подпрограммы библиотеки загружаются в память только тогда, когда они необходимы программе.

Разница между статическим и динамическим связыванием

Вот основные различия между статическим и динамическим связыванием:

Статическая связь	Динамическое связывание
Статическая компоновка используется для объединения всех остальных модулей, необходимых программе, в один исполняемый код. Это помогает ОС предотвратить любую зависимость во время выполнения.	При использовании динамического связывания не требуется связывать реальный модуль или библиотеку с программой. Вместо него используйте ссылку на динамический модуль, предоставленный во время компиляции и компоновки.

Итого

• Управление памятью — это процесс контроля и координации памяти компьютера, назначение частей, называемых блоками, различным запущенным программам для оптимизации общей производительности системы.
• Он позволяет вам проверить, сколько памяти необходимо выделить процессам, которые решают, какой процессор должен получить память и в какое время.
• При едином непрерывном распределении все типы памяти компьютера, за исключением небольшой части, зарезервированной для ОС, доступны для одного приложения.
• Метод секционированного распределения делит первичную память на различные разделы памяти, которые в основном представляют собой смежные области памяти.
• Метод управления страничной памятью делит основную память компьютера на блоки фиксированного размера, известные как страничные фреймы.
• Сегментированная память — единственный метод управления памятью, который не предоставляет программе пользователя линейное и непрерывное адресное пространство.
• Обмен — это метод, при котором процесс должен временно перемещаться из основной памяти в резервное хранилище. Позже он будет возвращен в память для продолжения выполнения.
• Распределение памяти — это процесс, посредством которого компьютерным программам выделяется память или пространство.
• Пейджинг — это механизм хранения, который позволяет ОС извлекать процессы из вторичного хранилища в основную память в виде страниц.
• Фрагментация — это состояние диска, при котором файлы разделены на части, разбросанные по диску.
• Метод сегментации работает почти аналогично пейджингу. Единственная разница между ними заключается в том, что сегменты имеют переменную длину, тогда как в методе разбиения на страницы страницы всегда имеют фиксированный размер.
• Динамическая загрузка — это процедура программы, которая не загружается до тех пор, пока программа ее не вызовет.
• Связывание — это метод, который помогает ОС собирать и объединять различные модули кода и данных в один исполняемый файл.