【正文】 則分配失敗 。 ? 其二是空閑區(qū)大小與 SIZE相等 ， 則修改空閑區(qū)表相應(yīng)表目 ， 向用戶返回該空閑區(qū)首址 ，表示此空閑區(qū)已分給了要求的用戶 。 39 2022/8/17 第六章 存儲管理 ? 其三是空閑區(qū)大于 SIZE， 這時將空閑區(qū)一分為二 。 將一個空閑區(qū)分成二部分有兩種辦法： 一是從空閑區(qū)的上部開始劃出 SIZE大小的空閑區(qū)給用戶； 二是從空閑區(qū)的底部開始向上劃出 SIZE大小的空閑區(qū)給用戶 。 一般常采用第二種辦法 ， 因為這樣劃分時 ，余下的部分在空閑區(qū)表中的首地址不變 ， 只需要修改一下大小就行了 。 40 2022/8/17 第六章 存儲管理 分區(qū)的回收 當(dāng)某個進(jìn)程釋放某存儲區(qū)時 ， 系統(tǒng)首先檢查釋放區(qū)是否與系統(tǒng)中的空閑區(qū)相鄰 ， 若相鄰則把釋放區(qū)合并到相鄰的空閑區(qū)中去 ， 否則把釋放區(qū)作為一個空閑區(qū)插入到空閑區(qū)表的適當(dāng)位置 。 41 2022/8/17 第六章 存儲管理 釋放區(qū)與空閑區(qū)相鄰的四種情況 42 2022/8/17 第六章 存儲管理 說明 ? 釋放區(qū)與前空閑區(qū)相鄰：將釋放區(qū)與前空閑區(qū)合并為一個空閑區(qū) 。 其首址仍為前空閑區(qū)首址 ， 大小為釋放區(qū)大小與空閑區(qū)大小之和 。 ? 釋放區(qū)與前后兩個空閑區(qū)相鄰：將這三個區(qū)合為一個空閑區(qū) ， 其首址為前空閑區(qū)首址 ， 大小為這三個區(qū)大小之和 ， 并取消原后空閑區(qū)表目 。 ? 釋放區(qū)與后空閑區(qū)相鄰：則把釋放區(qū)合并到后空閑 ，首地址為釋放區(qū)首地址 ， 大小為二者大小之和 。 ? 釋放區(qū)不與任何空閑區(qū)相鄰：將釋放區(qū)作為一個空閑區(qū)，將其大小和首址插入到空閑區(qū)表的適當(dāng)位置。 43 2022/8/17 第六章 存儲管理 三種放置策略 ? 空閑區(qū)表或隊列的排序 ? 首次適應(yīng)法 ? 最佳適應(yīng)法 ? 最壞適應(yīng)法 ? 三種策略比較 44 2022/8/17 第六章 存儲管理 空閑區(qū)表或隊列的排序 ? 按空閑區(qū) 首址 遞增的次序歸類組織空閑區(qū)表或空閑區(qū)隊列 ? 按空閑區(qū) 大小 的遞增或遞減次序組織空閑區(qū)表或隊列 45 2022/8/17 第六章 存儲管理 首次適應(yīng)法 ? 要求空閑區(qū)按 首址遞增 的次序組織空閑區(qū)表（隊列）。 46 2022/8/17 第六章 存儲管理 ? 分配：當(dāng)進(jìn)程申請大小為 SIZE的內(nèi)存時 ， 系統(tǒng)從空閑區(qū)表的第一個表目開始查詢 ， 直到首次找到等于或大于 SIZE的空閑區(qū) 。 從該區(qū)中劃出大小為 SIZE的分區(qū)分配給進(jìn)程 ， 余下的部分仍作為一個空閑區(qū)留在空閑區(qū)表中 ，但要修改其首址和大小 。 47 2022/8/17 第六章 存儲管理 ? 回收：按釋放區(qū)的首址 ， 查詢空閑區(qū)表 ， 若有與釋放區(qū)相鄰的空閑區(qū) ， 則合并到相鄰的空閑區(qū)中 ， 并修改該區(qū)的大小和首址 ， 否則 ，把釋放區(qū)作為一個空閑區(qū) ， 將其大小和首址按照首地址大小遞增 的順序插入到空閑區(qū)表的適當(dāng)位置 。 48 2022/8/17 第六章 存儲管理 分析 ? 注意：每次分配和回收后空閑區(qū)表或空閑區(qū)隊列都要按首址遞增的次序排序。 首次適應(yīng)法的優(yōu)點： ? 釋放某一存儲區(qū)時 ， 若與空閑區(qū)相鄰則合并到相鄰空閑分區(qū)中去 ， 這種情況并不改變該區(qū)在表中的位置 ， 只要修改其大小或首址 。 ? 這種算法是盡可能地利用低地址空間，從而保證高地址空間有較大的空閑區(qū)。 49 2022/8/17 第六章 存儲管理 最佳適應(yīng)法 ? 要求按 空閑區(qū)大小從小到大 的次序組成空閑區(qū)表（隊列）。 50 2022/8/17 第六章 存儲管理 ? 分配：當(dāng)進(jìn)程申請一個存儲區(qū)時，系統(tǒng)從表頭開始查找，當(dāng)找到第一個滿足要求的空閑區(qū)時，停止查找，并且這個空閑區(qū)是最佳的空閑區(qū)。 ? 所謂最佳即選中的空閑區(qū)是滿足要求的最小空閑區(qū)。 51 2022/8/17 第六章 存儲管理 ? 回收：按釋放區(qū)的首址 ， 查詢空閑區(qū)表 （ 隊列 ） ， 若有與釋放區(qū)相鄰的空閑區(qū) ， 則合并到相鄰的空閑區(qū)中 ， 并修改該區(qū)的大小和首址 ， 否則 ， 把釋放區(qū)作為一個空閑區(qū)插入空閑區(qū)表 （ 隊列 ） 。 ? 分配和回收后要對空閑區(qū)表 （ 隊列 ） 重新排序 。 52 2022/8/17 第六章 存儲管理 分析 優(yōu)點： ? 在系統(tǒng)中若存在一個與申請分區(qū)大小相等的空閑區(qū) ，必定會被選中 ， 而首次適應(yīng)法則不一定 。 ? 若系統(tǒng)中不存在與申請分區(qū)大小相等的空閑區(qū) ， 則選中的空閑區(qū)是滿足要求的最小空閑區(qū) ， 而不致于毀掉較大的空閑區(qū) 。 缺點： ? 空閑區(qū)的大小一般與申請分區(qū)大小不相等，因此將其一分為二，留下來的空閑區(qū)一般情況下是很小的，以致無法使用。隨著時間的推移，系統(tǒng)中的小空閑區(qū)會越來越多，從而造成存儲區(qū)的大量浪費。 53 2022/8/17 第六章 存儲管理 最壞適應(yīng)法 ? 要求空閑區(qū)按 大小遞減 的順序組織空閑區(qū)表（或隊列）。 54 2022/8/17 第六章 存儲管理 ? 分配：進(jìn)程申請一個大小為 SIZE的存儲區(qū)時，總是檢查空閑區(qū)表的第一個空閑區(qū)的大小是否大于或等于 SIZE。 若空閑區(qū)小于 SIZE， 則分配失??；否則從空閑區(qū)中分配 SIZE的存儲區(qū)給用戶，然后修改和調(diào)整空閑區(qū)表。 55 2022/8/17 第六章 存儲管理 ? 回收：按釋放區(qū)的首址 ， 查詢空閑區(qū)表 （ 隊列 ） ， 若有與釋放區(qū)相鄰的空閑區(qū) ， 則合并到相鄰的空閑區(qū)中 ， 并修改該區(qū)的大小和首址 ， 否則 ， 把釋放區(qū)作為一個空閑區(qū)插入空閑區(qū)表 （ 隊列 ） 。 ? 分配和回收后要對空閑區(qū)表 （ 隊列 ） 重新排序 。 56 2022/8/17 第六章 存儲管理 分析 最壞適應(yīng)法看起來公似乎有些荒唐 ， 但在更加嚴(yán)密地考察后 ， 還是有它的優(yōu)點： ? 當(dāng)程序裝入內(nèi)存中最大的空閑區(qū)后 ， 剩下的空閑區(qū)還可能相當(dāng)大 ， 還能裝下較大的程序 。 ? 另一方面每次僅作一次查詢工作。 57 2022/8/17 第六章 存儲管理 三種策略比較 ? 上述三種放置策略各有利弊 ， 到底哪種最好不能一概而論 ， 而應(yīng)針對具體作業(yè)序列來分析 。 ? 對于某一作業(yè)序列來說 ， 某種算法能將該作業(yè)序列中所有作業(yè)安置完畢 ， 那么我們說 該算法對這一作業(yè)序列是合適的 。 ? 對于某一算法而言，如它不能立即滿足某一要求，而其它算法卻可以滿足此要求，則 這一算法對該作業(yè)序列是不合適的 。 58 2022/8/17 第六章 存儲管理 舉例 ? 例 1：有作業(yè)序列：作業(yè) A要求 18K； 作業(yè) B要求 25K， 作業(yè)C要求 30K。 系統(tǒng)中空閑區(qū)按三種算法組成的空閑區(qū)隊列 ? 經(jīng)分析可知：最佳適應(yīng)法對這個作業(yè)序列是合適的 ， 而其它兩種對該作業(yè)序列是不合適的 。 59 2022/8/17 第六章 存儲管理 練習(xí) ? 有作業(yè)序列：作業(yè) A要求 21K； 作業(yè) B要求 30K， 作業(yè)C要求 25K。 60 2022/8/17 第六章 存儲管理 碎片問題 ? 由于空閑區(qū)的大小與申請內(nèi)存的大小相等的情況是很少的 ， 絕大多數(shù)情況是從一個空閑區(qū)中切去一塊 ， 剩下的部分作為一個空閑區(qū)仍留在空閑區(qū)表中 ， 隨著時間的推移 ， 空閑區(qū)的發(fā)展趨勢是越來越小 ， 直至不能滿足任何用戶要求 。 ? 這種不能被任何用戶使用的極小的空閑區(qū)稱為 碎片 。 碎片的出現(xiàn)造成了存儲空間的浪費 。 61 2022/8/17 第六章 存儲管理 在分區(qū)存儲管理中解決碎片的辦法 ? 規(guī)定門限值 （ 由操作系統(tǒng)規(guī)定 ， 如 1K） ， 分割空閑區(qū)時 ， 若剩余部分小于門限值 ， 則不再分割此空閑區(qū) 。 ? 定期壓縮存儲空間，將所有空閑區(qū)集中到內(nèi)存的一端，但這種方法的系統(tǒng)開銷太大。 62 2022/8/17 第六章 存儲管理 分頁存儲管理 ? 分頁存儲管理基本思想 ? 頁地址映射 ? 頁式存儲管理方案小結(jié) 63 2022/8/17 第六章 存儲管理 分頁存儲管理基本思想 ? 在分區(qū)存儲管理中 ， 不論采用什么辦法都會出現(xiàn)碎片問題 ， 從而降低了內(nèi)存的利用率 。雖然采用壓縮存儲區(qū)的方法可以解決碎片問題 ， 但系統(tǒng)開銷太大 ， 而無實用價值 ， 必須尋求新的技術(shù)來解決這一問題 ， 于是分頁技術(shù)產(chǎn)生了 。 ? 分頁技術(shù)是由曼徹斯特大學(xué)提出 ， 并于 1960年前后在 Atlas計算機(jī)上實現(xiàn) 。 這種技術(shù)對操作系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響 。 64 2022/8/17 第六章 存儲管理 ? 用戶程序劃分 把用戶程序按邏輯頁劃分成大小相等的部分 ， 稱為 頁 （ page） 。 從 0開始編制頁號 ，頁內(nèi)地址是相對于 0編址 65 2022/8/17 第六章 存儲管理 ? 邏輯地址 用戶程序的劃分是由系統(tǒng)自動完成的，對用戶是透明的。一般，一頁的大小為 2的整數(shù)次冪，因此，地址的高位部分為 頁號 ，低位部分為 頁內(nèi)地址 頁號 頁內(nèi)地址 0 11 12 31 頁號 P 頁內(nèi)位移量 W 編號 0~1048575 相對地址 0~4095 66 2022/8/17 第六章 存儲管理 ? 內(nèi)存空間 按頁的大小劃分為大小相等的區(qū)域，稱為 塊或內(nèi)存塊（物理頁面，頁框） 67 2022/8/17 第六章 存儲管理 ? 內(nèi)存分配 以頁為單位進(jìn)行分配，并按作業(yè)的頁數(shù)多少來分配。邏輯上相鄰的頁，物理上不一定相鄰 68 2022/8/17 第六章 存儲管理 . . . 0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 作業(yè)的 地址空間 頁框 （物理塊） 頁號 頁表 主存中頁框（物理塊） . . . . 69 2022/8/17 第六章 存儲管理 頁地址映射 ? 頁表 ? 頁大小的選擇 ? 頁地址映射 ? 分頁存儲管理中的信息保護(hù) ? 快表和聯(lián)想存儲器 ? 兩級頁表和多級頁表 70 2022/8/17 第六章 存儲管理 頁表 ? 將頁號和頁內(nèi)地址轉(zhuǎn)換成內(nèi)存地址 ， 必須要有一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ， 用來登記頁號和塊的對應(yīng)關(guān)系和有關(guān)信息 。 ? 這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為 頁表 。 71 2022/8/17 第六章 存儲管理 ? 系統(tǒng)為 每個進(jìn)程建立一個頁表 ， 頁表的長度和首地址存放在該進(jìn)程的進(jìn)程控制塊 （ PCB） 中 。 ? 占用處理機(jī)的現(xiàn)行進(jìn)程的頁表必須駐留在內(nèi)存 ， 其首地址和長度由地址映射機(jī)構(gòu)的 頁表起址和長度寄存器 指示 。 72 2022/8/17 第六章 存儲管理 頁表內(nèi)容 ? 頁表包含以下幾個表項： ? 頁號：登記程序地址空間的頁號 。 ? 塊號：登記相應(yīng)的頁所對應(yīng)的內(nèi)存塊號 ? 其它：登記與存儲信息保護(hù)有關(guān)的信息 。 頁號 塊號 其它 0 5 … 1 65 … 2 13 … 73 2022/8/17 第六章 存儲管理 例 ? 如圖 ， 作業(yè) 1有 2頁分別裝入內(nèi)存的第 6塊；作業(yè) 2有 3頁裝入內(nèi)存的第 7塊；作業(yè) 3有 1 頁裝入內(nèi)存的第 8塊 。 74 2022/8/17 第六章 存儲管理 頁大小的選擇