操作系统中的内存管理：连续内存、交换内存ping碎片化
纳撒尼尔·布鲁克斯
什么是内存管理？
内存管理 是控制和协调计算机内存的过程，将称为块的部分分配给各种正在运行的程序，以优化系统的整体性能。
它是操作系统最重要的功能，负责管理主内存。它帮助进程在主内存和执行磁盘之间来回移动数据。它帮助操作系统保持…… track 是每个内存位置的值，无论该位置是否已分配给某个进程或保持空闲状态。
为什么要使用内存管理？
以下是使用内存管理的原因：
- 它允许您检查需要分配给进程多少内存，以决定哪个处理器应该在什么时候获得内存。
- Tracks 会在库存被释放或取消分配时发出通知，并相应地更新状态。
- 它将空间分配给应用程序例程。
- 它还能确保这些应用程序不会相互干扰。
- 有助于防止不同进程相互干扰。
- 它将程序放在内存中，以便充分利用内存。
内存管理技术
以下是一些最关键的内存管理技巧：
单一连续分配
这是最简单的内存管理技术。在这种方法中，除了操作系统预留的一小部分内存外，计算机的所有内存类型都可供单个应用程序使用。例如，MS-DOS 操作系统就是以这种方式分配内存的。嵌入式系统也只运行一个应用程序。
分区分配
它将主内存划分为多个内存分区，这些分区大多是连续的内存区域。每个分区存储特定任务或作业的所有信息。这种方法包括在作业启动时为其分配一个分区，并在作业结束时释放该分区。
分页内存管理
该方法将计算机的主内存划分为固定大小的单元，称为页框。此硬件内存管理单元将页面映射到应按页分配的帧中。
分段内存管理
分段内存是唯一不为用户程序提供线性连续地址空间的内存管理方法。
段需要以段表的形式提供硬件支持。段表包含内存中段的物理地址、大小以及其他数据（如访问保护位和状态）。
什么是交换ping?
互换ping 这是一种将进程临时从主内存交换到后备存储器的方法。稍后会将其调回内存继续执行。
后备存储设备是一块硬盘或其他辅助存储设备，其容量应足够大，以便容纳所有用户的所有内存映像副本。它还能够提供对这些内存映像的直接访问。
互换的好处ping
以下是交换的主要好处/优势。ping:
- 它提供了更高程度的多道程序设计。
- 允许动态重定位。例如，如果使用运行时地址绑定，则可以将进程交换到不同的位置。否则，如果使用编译时和加载时绑定，则进程应移动到同一位置。
- 它有助于更好地利用内存。
- 完成任务时 CPU 时间浪费最少，因此可以轻松应用于基于优先级的调度方法，以提高其性能。
什么是内存分配？
内存分配是为计算机程序分配内存或空间的过程。
这里，主内存被分为两种类型的分区：
- 记忆不足 ——由数百家创建、维护和提供物联网(IoT)全球开放标准的公司所组成的 Opera听系统 驻留在这种类型的内存中。
- 高内存 用户进程占用大量内存。
分区分配
内存被分成不同的块或分区。每个进程根据需要进行分配。分区分配是避免内部碎片的理想方法。
以下是各种分区分配方案：
- 首次试穿： 在这种类型的匹配中，分配的分区是从主内存的开头开始的第一个足够大的块。
- 最适合： 它将进程分配给空闲分区中最小的足够分区。
- 最差匹配： 它将进程分配到主内存中最大的、足够空闲的分区。
- 下一个适合： 它与首次适应算法基本相似，但此适应算法是从最后一个分配点开始寻找第一个充分分区。
什么是分页？
分页是一种存储机制，它允许操作系统以页的形式将进程从辅助存储器检索到主内存中。在分页机制中，主内存被划分为大小固定的物理内存块，称为帧。为了最大限度地利用主内存并避免外部碎片，帧的大小应与页的大小保持一致。 分页 用于更快地访问数据，这是一个合乎逻辑的概念。
什么是碎片化？
进程会被存储到内存中并从内存中移除，这会创造出太小而无法被其他进程使用的空闲内存空间。
一段时间后，由于这些进程占用的内存块太小，无法被分配到相应的内存块，导致内存块始终处于闲置状态。这种情况称为内存碎片化。当动态内存分配系统中的空闲内存块非常小时，就会出现这类问题，因为它们无法满足任何请求。
两种类型的碎片化方法是：
- 外部碎片化
- 内部碎片化
- 通过重新排列内存内容以将所有可用内存放在一个块中，可以减少外部碎片。
- 通过分配最小的分区来减少内部碎片，该分区仍然足以承载整个进程。
什么是分段？
分段方法的工作原理与分页方法几乎相同。两者唯一的区别在于，分段方法中的段长度可变，而分页方法中的页长度始终固定。
程序段包括程序的主函数、数据结构、实用函数等。操作系统为所有进程维护一个段映射表。它还包括一个空闲内存块列表，以及它的大小、段号和它在主内存或 虚拟内存.
什么是动态加载？
动态加载是指程序中某些例程在被调用之前不会立即加载。所有例程都应以可重定位加载格式存储在磁盘上。主程序将被加载到内存中并执行。动态加载还能提高内存空间的利用率。
什么是动态链接？
链接是一种帮助操作系统将各种代码和数据模块收集并合并成一个可执行文件的方法。该文件可以加载到内存中并执行。操作系统可以将系统级库链接到程序中，并在加载时将这些库组合起来。在动态链接方法中，库是在运行时链接的，因此程序代码的大小可以保持较小。
静态加载与动态加载之间的区别
| 静态加载 | 动态加载 |
|---|---|
| 当您希望静态加载程序时，可以使用静态加载。这样，在编译时，整个程序将被链接并编译，而无需任何外部模块或程序依赖项。 | 在动态加载程序中，引用将在执行时提供，加载将在执行时完成。 |
| 在加载时，整个程序被加载到内存中并开始执行。 | 仅当程序需要时，库的例程才会被加载到内存中。 |
静态链接和动态链接之间的区别
以下是静态链接和动态链接的主要区别：
| 静态链接 | 动态链接 |
|---|---|
| 静态链接用于将程序所需的所有其他模块合并成一个可执行代码。这有助于操作系统避免运行时依赖关系。 | 使用动态链接时，无需将实际的模块或库与程序链接。相反，它使用在编译和链接时提供的动态模块的引用。 |
