《操作系统》

单一连续分配

在单一连续分配方式中，内存被分为系统区和用户区。系统区通常位于内存的低地址部分，用于存放操作系统相关数据;用户区用于存放用户进程相关数据。

内存中只能有一道用户程序，用户程序独占整个用户区空间。

优点:实现简单;无外部碎片;可以采用覆盖技术扩充内存;不一定需要采取内存保护（eg:早期的PC操作系统Ms-DoS）。

缺点:只能用于单用户、单任务的操作系统中;有内部碎片;存储器利用率极低。

（分配给某进程的内存区域如果有些部分没有用就是“内部碎片”）

固定分区分配

20世纪60年代出现了支持多道程序的系统，为了能在内存中装入多道程序，且这些程序之间又不会相互干扰，于是将整个用户空间划分为若干个固定大小的分区，在每个分区中只装入一道作业，这样就形成了最早的、最简单的一种可运行多道程序的内存管理方式。

固定分区分配包含分区大小相等和分区大小不等两种方式：

分区大小相等:缺乏灵活性，但是很适合用于用一台计算机控制多个相同对象的场合（比如:钢铁厂有n个相同的炼钢炉，就可把内存分为n个大小相等的区域存放n个炼钢炉控制程序)

分区大小不等:增加了灵活性，可以满足不同大小的进程需求。根据常在系统中运行的作业大小情况进行划分(比如:划分多个小分区、适量中等分区,少量大分区)

以分区大小不等为例：

操作系统需要建立一个数据结构―一分区说明表，来实现各个分区的分配与回收。每个表项对应一个分区，通常按分区大小排列。每个表项包括对应分区的大小、起始地址、状态（是否已分配）。

当某用户程序要装入内存时，由操作系统内核程序根据用户程序大小检索该表,从中找到一个能满足大小的、未分配的分区，将之分配给该程序，然后修改状态为“已分配”。

优点:实现简单，无外部碎片。

缺点: a.当用户程序太大时，可能所有的分区都不能满足需求，此时不得不采用覆盖技术来解决，但这又会降低性能;b.会产生内部碎片，内存利用率低。

动态分区分配

动态分区分配又称为可变分区分配。这种分配方式不会预先划分内存分区，而是在进程装入内存时，根据进程的大小动态地建立分区，并使分区的大小正好适合进程的需要。因此系统分区的大小和数目是可变的。（eg:假设某计算机内存大小为64MB，系统区8MB，用户区共56 MB...)

讨论问题：

• 1.系统要用什么样的数据结构记录内存的使用情况?
• 2.当很多个空闲分区都能满足需求时应该选择哪个分区进行分配?
• 3.如何进行分区的分配与回收操作?

1.系统要用什么样的数据结构记录内存的使用情况?

两种常用的数据结构：空闲分区表、空闲分区链

2.当很多个空闲分区都能满足需求时，应该选择哪个分区进行分配?

把一个新作业装入内存时，须按照一定的动态分区分配算法，从空闲分区表（或空闲分区链）中选出一个分区分配给该作业。由于分配算法算法对系统性能有很大的影响，因此人们对它进行了广泛的研究。下个小节会介绍四种动态分区分配算法...

3．如何进行分区的分配？

例如有一个进程5，需要进行内存分配,如下：

那么空闲分区表也会进行相应处理：

如果分配算法进行了如下分配：

那么空闲分区表将会做如下改变

4.如何进行分区的回收？

假设一个程序（进程4）运行结束，那么操作系统会将其回收，并且两个相邻的空闲分区会合并成一个。

情况2和情况一类似，是回收区的前面有相邻的空闲分区。那么也会合并。

如果回收某进程的前后都有空闲分区，那么操作系统会将前后的空闲分区都合并，例如：

情况四就是回收区的前后都没有相邻的空闲分区，那么空闲分区表中将会增加一条空闲分区的信息。

动态分区分配又称为可变分区分配。这种分配方式不会预先划分内存分区，而是在进程装入内存时，根据进程的大小动态地建立分区，并使分区的大小正好适合进程的需要。因此系统分区的大小和数目是可变的。  

动态分区分配没有内部碎片，但是有外部碎片。

内部碎片，分配给某进程的内存区域中，如果有些部分没有用上。外部碎片，是指内存中的某些空闲分区由于太小而难以利用。

如果内存中空闲空间的总和本来可以满足某进程的要求,但由于进程需要的是一整块连续的内存空间，因此这些“碎片”不能满足进程的需求。

可以通过紧凑(拼凑，Compaction）技术来解决外部碎片。