Способы распределения памяти: статическое и динамическое распределение, связные и несвязные распределения. Сравнение.
С
татическое
и динамическое распределение памяти.
Два уровня распределения памяти:
1) на уровне долгосрочного планирования память распределяется статически,
2) на уровне краткосрочного планирования - динамически.
Статический алгоритм распределения памяти предопределяется статистическим методом настройки адресов. При использовании этого метода необходимой программе оперативная память назначается ей до начала выполнения программы, а все адреса настраиваются так, чтобы отразить это назначение. Статическое распределение памяти выполняется при трансляции программы и остается неизменным в ходе ее выполнения. В ВС статически обычно выделяется память для размещения резидентных программ (например, компонентов ядра ОС), системы таблиц. При выполнении программы статически выделяется память для размещения ее кода и глобальных данных, буферов ввода/вывода. Плюсы: 1) во время выполнения не требуется никаких доп. средств управления памятью 2) нет необходимости прерывать выполнение программы для запросов к системе 3) отпадают вопросы утилизации. Минусы: использование только статического распределения памяти ограничивает возможности системы: 1) не позволяет организовать рекурсивные вычисления 2) не позволяет работать со структурами данных, размер которых зависит от вводимой или вычисляемой в программе информации, - память всегда должна выделяться по максимуму. Поэтому возникает необходимость динамического распределения памяти. Возможность динамического распределения памяти обеспечивается динамической настройкой адреса (настройка происходит во время выполнения программы, непосредственно предшествуя обращению к памяти). Динамическая настройка делает возможным динамическое распределение памяти, то есть память может выделяться для данных и других компонентов программы и освобождаться во время ее выполнения. Динамически память может выделяться автоматически и по запросам, выдаваемым программой. Автоматически выделяется память для размещения локальных данных процедур при их вызовах, для сохранения служебной информации и передачи параметров. Кроме того, в программе могут использоваться специальные операторы запроса на выделение памяти на уровне обращений к операционной системе или операторов языка программирования. При использовании динамического распределения памяти может возникнуть проблема появления “мусора” и висячих ссылок.
Связные и несвязные распределения памяти: Первые ВС требовали связного распределения памяти для программ во время их выполнения: каждой программе выделяется один сплошной блок ячеек памяти. При простом непрерывном распределении программа получает в свое распределение всю доступную системе память за исключением некоторой фиксированной области, в которой размещается ядро ОС, системные данные и резид. программы. В режиме мультипрограммирования каждой программе выделяется непрерывный раздел памяти. Разделы могут быть:
1) фиксированными (вся память разбивается на ряд разд. Фиксированного размера и каждой программе выделяется для выполнения 1 раздел) или 2) переменными (заранее не делается никаких предположений относительной величины памяти, требуемой для загрузки программы на выполнение, программы занимают столько места в памяти, сколько им необходимо для выполнения). Плюсы: распределение памяти и непрерывными фиксированными разделами: 1) относительная простота реализации процессов управления, 2) легкость реализации средств защиты в мультипрограммных системах; 3) простота настройки адресов, исправляемых в программе, на адрес распределенной программы для выполнения физической памяти. Минусы: 1) возможный простой ресурсов, 2) их неэффективное использование. 3) При выделении памяти непрерывными фиксированными разделами памяти могут использоваться неэффективно, так как возможна ее фрагментация. 4) При связном распределении памяти переменными разделами сохраняется возможность фрагментации памяти вследствие того, что для загрузки программы на выполнение может быть недостаточный объем любого из имеющихся свободных разделов. При несвязном распределении памяти программа разбивается на ряд блоков, которые могут размещаться в оперативной памяти в несмежных участках. То есть память каждой программе может выделяться несколькими непрерывными областями. ОС сложнее обеспечить управление памятью с разрывным распределением, но такой способ является более гибким и эффективным. Кроме того, этот способ распределения памяти дает больше возможностей для виртуализации данного ресурса. В современных ОС используются различные способы реализации разрывных распределений памяти: 1) память может быть организована в виде сегментов; 2) может быть разбита на страницы; 3) может иметь сегментно-страничную организацию.