操作系统中的连续和非连续内存分配

操作系统 Windows 微软技术

简介

在操作系统中，内存分配是指将内存分配给计算机系统上运行的不同进程或程序的过程。操作系统使用两种类型的内存分配技术：连续内存分配和非连续内存分配。在连续内存分配中，内存以连续块分配给进程。在非连续内存分配中，内存以非相邻块分配给进程。

连续内存分配

连续内存分配是一种技术，操作系统通过该技术将连续的内存块分配给一个进程。此内存以单个连续的块分配，使操作系统易于管理，并且进程易于访问内存。连续内存分配适用于内存大小有限且需要快速访问内存的系统。

连续内存分配可以通过两种方式完成

固定分区 − 在固定分区中，内存被划分为固定大小的分区，每个分区分配给一个进程。此技术易于实现，但如果进程不完全适合分区，则可能导致内存浪费。
动态分区 − 在动态分区中，内存被划分为可变大小的分区，每个分区分配给一个进程。此技术效率更高，因为它允许仅将所需的内存分配给进程，但是它需要更多的开销来跟踪可用内存。

连续内存分配的优点

简单性 − 连续内存分配是一种相对简单直接的内存管理技术。它需要的开销较少，易于实现。
效率 − 连续内存分配是一种高效的内存管理技术。一旦进程被分配了连续的内存，它就可以不间断地访问整个内存块。
碎片少 − 由于内存以连续块分配，因此内存碎片的风险较低。这可以导致更好的内存利用率，因为内存浪费较少。

连续内存分配的缺点

灵活性有限 − 连续内存分配不太灵活，因为它需要将内存分配到连续块中。这可能会限制可以分配给进程的内存量。
内存浪费 − 如果进程所需的内存大小小于分配给它的连续块，则可能存在未使用的内存，从而导致内存浪费。
难以管理更大的内存大小 − 随着内存大小的增加，管理连续内存分配变得越来越困难。这是因为找到足够大的连续内存块来分配给进程变得具有挑战性。
外部碎片 − 随着时间的推移，由于内存分配和释放，可能会出现外部碎片，这可能导致非连续的空闲内存块分散在整个系统中。

总的来说，连续内存分配在某些情况下是一种有用的内存管理技术，但在所有情况下它可能并非最佳解决方案，尤其是在处理大量内存或灵活性是首要任务时。

非连续内存分配

另一方面，非连续内存分配是一种技术，操作系统通过该技术以非连续块将内存分配给进程。分配给进程的内存块不必是连续的，操作系统跟踪分配给进程的各个块。非连续内存分配适用于更大的内存大小以及需要高效利用内存的情况。

非连续内存分配可以通过两种方式完成

分页 − 在分页中，内存被划分为固定大小的页，每个页分配给一个进程。此技术效率更高，因为它允许仅将所需的内存分配给进程。
分段 − 在分段中，内存被划分为可变大小的段，每个段分配给一个进程。此技术比分页更灵活，但需要更多的开销来跟踪已分配的段。

非连续内存分配是一种内存管理技术，它将内存划分为非连续块，允许将不一定连续的内存分配给进程。以下是关于非连续内存分配的一些优点和缺点：

非连续内存分配的优点

减少外部碎片 − 非连续内存分配的主要优点之一是它可以减少外部碎片，因为内存可以以小的非连续块分配。
提高内存利用率 − 非连续内存分配允许更有效地利用内存，因为内存中的小间隙可以用需要较少内存的进程填充。
灵活性 − 此技术允许在分配和释放内存方面具有更大的灵活性，因为可以将不一定连续的内存分配给进程。
内存共享 − 非连续内存分配使在多个进程之间共享内存更容易，因为内存可以分配到可以在多个进程之间共享的非连续块中。

非连续内存分配的缺点

内部碎片 − 非连续内存分配的主要缺点之一是它可能导致内部碎片，因为内存可以分配到未充分利用的小型非连续块中。
开销增加 − 此技术比连续内存分配需要更多的开销，因为操作系统需要维护数据结构来跟踪内存分配。
访问速度较慢 − 内存访问速度可能比连续内存分配慢，因为内存可以分配到可能需要额外步骤才能访问的非连续块中。

总而言之，非连续内存分配具有减少外部碎片、提高内存利用率、灵活性以及内存共享等优点。但是，它也有一些缺点，例如内部碎片、开销增加以及内存访问速度较慢。操作系统在选择内存管理技术时必须仔细权衡这些优点和缺点。

操作系统中连续和非连续内存分配的区别

方面	连续内存分配	非连续内存分配
方法	将连续的内存块分配给进程	将内存分配给进程的非连续块
块大小	以单个连续块分配内存	以大小不同的非连续块分配内存
管理	易于操作系统管理	需要额外的开销，管理起来可能更复杂
内存使用	可能导致内存浪费和外部碎片	高效利用内存并减少内存块内的碎片
适用于	内存有限且需要快速访问内存的系统	更大的内存大小和需要更有效利用内存的系统
优点	简单高效的内存管理技术	对于更大的内存大小和需要更有效利用内存的系统，更灵活高效的技术
缺点	可能不灵活，并导致内存浪费和碎片	需要额外的开销，管理起来可能更复杂

结论

总之，内存分配是操作系统的一个重要方面，连续和非连续内存分配是用于管理内存的两种技术。连续内存分配是一种简单高效的将内存分配给进程的技术，但它可能导致内存浪费和碎片。它适用于内存有限且需要快速访问内存的系统。另一方面，非连续内存分配对于更大的内存大小和需要更有效利用内存的系统来说是一种更灵活高效的技术。但是，它需要额外的开销，并且管理起来可能更复杂，尤其是在内存块内存在碎片的情况下。这两种技术的选择取决于相关系统的具体要求，有效的内存管理对于最佳系统性能至关重要。

Arnab Chakraborty

更新于：2023年4月6日

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