内存管理(操作系统)操作系统课程设计.pptx

内存管理(操作系统)操作系统课程设计

课程设计背景与目的内存管理基础知识操作系统中内存管理实现方法典型操作系统内存管理案例分析内存管理优化策略探讨课程设计实践环节指导与建议contents目录

01课程设计背景与目的

计算机系统中的重要组成部分01内存管理是计算机操作系统中的重要组成部分，它负责分配、回收和管理计算机系统中的内存资源，确保程序的正确运行和系统的稳定性。应对日益增长的内存需求02随着计算机技术的不断发展，应用程序对内存资源的需求不断增长，如何高效地管理内存资源成为了一个重要的问题。现有内存管理技术的不足03传统的内存管理技术如分页、分段等虽然在一定程度上解决了内存管理的问题，但在面对大数据量、高并发等场景下仍存在一定的不足。背景介绍

提升系统性能优化内存分配和回收算法，降低内存访问延迟，提升系统整体性能。增强系统稳定性确保内存资源的正确分配和回收，防止因内存泄漏等问题导致的系统崩溃。提高内存资源利用率通过合理的内存管理策略，提高内存资源的利用率，减少内存浪费。目的和意义

操作系统课程设计本课程设计适用于操作系统相关课程的实践教学环节，帮助学生深入理解内存管理的原理和实现方法。计算机相关专业学生本课程设计面向计算机相关专业的学生，包括计算机科学与技术、软件工程、网络工程等。系统开发人员对于从事操作系统或底层系统开发的工程师，本课程设计可提供一定的参考和借鉴价值。适用范围及对象

02内存管理基础知识

内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存定义内存也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。内存作用内存概念及作用

内存分区内存分区是将内存划分为多个固定大小的区域，每个区域称为一个分区。分区的大小可以相等也可以不等，但每个分区的大小在划分后是固定的。管理策略常见的内存管理策略包括固定分区管理、动态分区管理、分页管理和分段管理等。其中，固定分区管理是最简单的内存管理策略，它将内存划分为大小相等的分区，每个分区的大小固定；动态分区管理则根据进程的实际需要动态地为其分配内存空间；分页管理将内存空间划分为大小相等的页面，每个页面可以独立地分配给进程使用；分段管理则将进程的地址空间划分为多个段，每个段对应一个逻辑单位。内存分区与管理策略

从空闲分区表的第一个表目起查找该表，把最先能够满足要求的空闲区分配给作业，这种方法的目的在于减少查找时间。为适应这种算法，空闲分区表（空闲区链）中的空闲分区要按地址由低到高进行排序。该算法优先使用低址部分的空闲区，在低址空间造成许多小的空闲区，在高地址空间保留大的空闲区。从全部空闲区中找出能满足作业要求的、且大小最小的空闲分区，这种方法能使碎片尽量小。为适应这种算法，空闲分区表（空闲区链）中的空闲分区要按大小从小到大进行排序，自表头开始查找到第一个满足要求的自由分区分配。该算法保留大的空闲区，但造成许多小的空闲区。它在扫描整个空闲分区或链表时，总是挑选一个最大的空闲区，从中分割一部分存储空间给作业使用。该算法要求将空闲区的表目按大小从大到小顺序排列，自表头开始查找到第一个满足要求的自由分区分配存储空间。该算法会破坏大的空闲区，造成更多小的空闲区。首次适应算法（FirstFit）最佳适应算法（BestFit）最坏适应算法（WorstFit）常见内存管理算法

03操作系统中内存管理实现方法

123内存分为系统区和用户区，系统区通常驻留在内存的低地址部分，用户区则在高地址部分适用于单用户、单任务的操作系统，如MS-DOS只需少量的硬件支持，内存利用率低，且存在内存碎片问题单一连续分配方式定分区分配方式内存被划分为大小固定、数量不等的分区每个分区可装入一个作业，分区大小可不等适用于多个大小不同的作业同时运行的情况内存利用率有所提高，但仍存在内存碎片问题

动态分区分配方式根据作业大小动态地为其分配内存空间需要相应的硬件支持来实现动态分区和内存分配分区大小和数量均可变，可以充分利用内存资源存在内存碎片问题，可通过紧凑技术解决

页式管理方式作业按页面大小被分成若干块，每块可装入一个页面内存利用率高，可实现内存共享和保护，但需要相应的硬件支持内存空间被等分为大小相等的页面通过页表实现逻辑地址到物理地址的转换

通过段表实现逻辑地址到物理地址的转换作业被分成若干个逻辑段，每段大小和位置均可变适用于多道程序设计和分时系统，方便实现内存共享和保护内存利用率较高，但存在内存碎片问式管理方式

AB