作業系統中的連續和非連續記憶體分配

簡介

在作業系統中，記憶體分配是指將記憶體分配給計算機系統上執行的不同程序或程式的過程。作業系統使用兩種型別的記憶體分配技術：連續記憶體分配和非連續記憶體分配。在連續記憶體分配中，記憶體以連續塊分配給程序。在非連續記憶體分配中，記憶體以非相鄰塊分配給程序。

連續記憶體分配

連續記憶體分配是一種技術，作業系統透過該技術將連續的記憶體塊分配給一個程序。此記憶體以單個連續的塊分配，使作業系統易於管理，並且程序易於訪問記憶體。連續記憶體分配適用於記憶體大小有限且需要快速訪問記憶體的系統。

連續記憶體分配可以透過兩種方式完成

• 固定分割槽 − 在固定分割槽中，記憶體被劃分為固定大小的分割槽，每個分割槽分配給一個程序。此技術易於實現，但如果程序不完全適合分割槽，則可能導致記憶體浪費。

• 動態分割槽 − 在動態分割槽中，記憶體被劃分為可變大小的分割槽，每個分割槽分配給一個程序。此技術效率更高，因為它允許僅將所需的記憶體分配給程序，但是它需要更多的開銷來跟蹤可用記憶體。

連續記憶體分配的優點

• 簡單性 − 連續記憶體分配是一種相對簡單直接的記憶體管理技術。它需要的開銷較少，易於實現。

• 效率 − 連續記憶體分配是一種高效的記憶體管理技術。一旦程序被分配了連續的記憶體，它就可以不間斷地訪問整個記憶體塊。

• 碎片少 − 由於記憶體以連續塊分配，因此記憶體碎片的風險較低。這可以導致更好的記憶體利用率，因為記憶體浪費較少。

連續記憶體分配的缺點

• 靈活性有限 − 連續記憶體分配不太靈活，因為它需要將記憶體分配到連續塊中。這可能會限制可以分配給程序的記憶體量。

• 記憶體浪費 − 如果程序所需的記憶體大小小於分配給它的連續塊，則可能存在未使用的記憶體，從而導致記憶體浪費。

• 難以管理更大的記憶體大小 − 隨著記憶體大小的增加，管理連續記憶體分配變得越來越困難。這是因為找到足夠大的連續記憶體塊來分配給程序變得具有挑戰性。

• 外部碎片 − 隨著時間的推移，由於記憶體分配和釋放，可能會出現外部碎片，這可能導致非連續的空閒記憶體塊分散在整個系統中。

總的來說，連續記憶體分配在某些情況下是一種有用的記憶體管理技術，但在所有情況下它可能並非最佳解決方案，尤其是在處理大量記憶體或靈活性是首要任務時。

非連續記憶體分配

另一方面，非連續記憶體分配是一種技術，作業系統透過該技術以非連續塊將記憶體分配給程序。分配給程序的記憶體塊不必是連續的，作業系統跟蹤分配給程序的各個塊。非連續記憶體分配適用於更大的記憶體大小以及需要高效利用記憶體的情況。

非連續記憶體分配可以透過兩種方式完成

• 分頁 − 在分頁中，記憶體被劃分為固定大小的頁，每個頁分配給一個程序。此技術效率更高，因為它允許僅將所需的記憶體分配給程序。

• 分段 − 在分段中，記憶體被劃分為可變大小的段，每個段分配給一個程序。此技術比分頁更靈活，但需要更多的開銷來跟蹤已分配的段。

非連續記憶體分配是一種記憶體管理技術，它將記憶體劃分為非連續塊，允許將不一定連續的記憶體分配給程序。以下是關於非連續記憶體分配的一些優點和缺點：

非連續記憶體分配的優點

• 減少外部碎片 − 非連續記憶體分配的主要優點之一是它可以減少外部碎片，因為記憶體可以以小的非連續塊分配。

• 提高記憶體利用率 − 非連續記憶體分配允許更有效地利用記憶體，因為記憶體中的小間隙可以用需要較少記憶體的程序填充。

• 靈活性 − 此技術允許在分配和釋放記憶體方面具有更大的靈活性，因為可以將不一定連續的記憶體分配給程序。

• 記憶體共享 − 非連續記憶體分配使在多個程序之間共享記憶體更容易，因為記憶體可以分配到可以在多個程序之間共享的非連續塊中。

非連續記憶體分配的缺點

• 內部碎片 − 非連續記憶體分配的主要缺點之一是它可能導致內部碎片，因為記憶體可以分配到未充分利用的小型非連續塊中。

• 開銷增加 − 此技術比連續記憶體分配需要更多的開銷，因為作業系統需要維護資料結構來跟蹤記憶體分配。

• 訪問速度較慢 − 記憶體訪問速度可能比連續記憶體分配慢，因為記憶體可以分配到可能需要額外步驟才能訪問的非連續塊中。

總而言之，非連續記憶體分配具有減少外部碎片、提高記憶體利用率、靈活性以及記憶體共享等優點。但是，它也有一些缺點，例如內部碎片、開銷增加以及記憶體訪問速度較慢。作業系統在選擇記憶體管理技術時必須仔細權衡這些優點和缺點。

作業系統中連續和非連續記憶體分配的區別

結論

總之，記憶體分配是作業系統的一個重要方面，連續和非連續記憶體分配是用於管理記憶體的兩種技術。連續記憶體分配是一種簡單高效的將記憶體分配給程序的技術，但它可能導致記憶體浪費和碎片。它適用於記憶體有限且需要快速訪問記憶體的系統。另一方面，非連續記憶體分配對於更大的記憶體大小和需要更有效利用記憶體的系統來說是一種更靈活高效的技術。但是，它需要額外的開銷，並且管理起來可能更復雜，尤其是在記憶體塊記憶體在碎片的情況下。這兩種技術的選擇取決於相關係統的具體要求，有效的記憶體管理對於最佳系統性能至關重要。

Arnab Chakraborty

更新於：2023年4月6日

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