【操作系统】第三章连续内存分配

3.1计算机体系结构及内存分层体系

计算机体系结构/内存分层体系内容：
1）计算机系统结构
2）内存分层体系
3）在操作系统的内存管理范例

一、计算机系统结构主要包含了三大内容：
1、cpu：完成对整个程序的控制
2、内存：放置了程序的代码和管理的数据
3、外设：配合程序发挥更大的作用

三、操作系统到底要完成的重点事情

五、在操作系统中管理内存的不同方法
程序重定位，分段，分页，虚拟内存，按需分页虚拟内存
ps：其实现高度依赖于硬件，必须知道内存架构，MMU（内存管理单元）：硬件组件负责处理cpu的内存访问请求。

3.2地址空间与地址生成

3.3连续内存的分配：内存碎片与分区的动态分配

连续内存分配所涉及的问题：
内存碎片问题
分区的动态分配（第一分配，最佳适配，最差适配）
压缩式碎片整理
交换式碎片整理

一、内存碎片问题
可以理解为当给一个运行的程序分配一个空间之后，会出现一些无法进一步利用的空间。
1.外部碎片：分配单元之间无法利用的空间
2.内部碎片：运行的程序无法对所分配好的空间进一步的使用

2、最优适配算法（best fit）–最适合分配请求的size

基本原理和实现：
1）按尺寸排列空闲块列表
2）分配需要寻找一个合适的分区
3）重分配需要搜索及合并于相邻的空闲分区（若有）
优点：
对于大多数小内存分配的情况比较合适，比较简单。避免了分割大的空闲块，并且最小化外部碎片产生的尺寸
缺点：
将外碎片分配得比较细，重分配慢，而且容易产生很多没用的微小碎片（不怎么好）

3、最差适配算法（worst fit）—与请求差距最大的size分配

大块变成了小块，小块进行保留
基本原理和实现：
1）按差距的尺寸最大进行排列空闲块列表
2）分配很快（获得更大的分区）
3）重分配需要合并相邻的空间分区（若有），然后调整空闲块列表
优点：
假如分配是中等尺寸效果最好
缺点：
易于破坏大的空闲块以致于大分区无法被分配

小结：应用请求的需求是随机的和可变的，这些算法都不可能满足全部的应用请求的。

3.4连续内存分配：压缩式与交换式碎片整理

以下两种方法减少碎片的产生
1.压缩式碎片整理
2.交互式碎片整理

一、压缩式（compression）碎片整理
重置程序以合并孔洞
要求所有程序是动态可重置的
内存拷贝前思考两个问题：
1）什么时候考虑内存的重定位是合适的
当程序处于等待的状态之中可以开始内存的重定位
2）考虑开销大不大
仅仅利用软件的移动实现开销是很大的

二、交换式（swap）碎片整理

考虑几个问题
1）考虑将那一个程序拷贝到磁盘中去？
2）什么时候做这个换入和换出的操作？
3）换入换出的开销？
需要后续的知识补充

参考链接：https://www.bilibili.com/video/av6538245?p=15