內(nèi)存管理系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中最為重要的部分,因為系統(tǒng)的物理內(nèi)存總是少于系統(tǒng)所需要的內(nèi)存數(shù)量。為發(fā)揮內(nèi)存的最大作用,各種操作系統(tǒng)采用了不同的管理策略。在Linux操作系統(tǒng)中采用分頁式的內(nèi)存管理方式,而它的內(nèi)存管理算法采用的是經(jīng)典的伙伴算法。即:把所有的空閑頁面分為10個塊組,每組中塊的大小是2的冪次方個頁面,例如,第0組中塊的大小都為20 (1個頁面),第1組中塊的大小為都為21(2個頁面),第9組中塊的大小都為29(512個頁面)。也就是說,每一組中塊的大小是相同的,且這同樣大小的塊形成一個鏈表。 但伙伴算法合并要求太過嚴格,只允許兩個塊大小相同,地址連續(xù)并且同屬于一個大塊的伙伴才能進行合并�；锇樗惴ㄟ�容易產(chǎn)生碎片,當一個連續(xù)的內(nèi)存中僅僅一個頁面被占用,這將導(dǎo)致這整個內(nèi)存區(qū)都不具備合并的條件。伙伴算法涉及了比較多的計算還有鏈表和位圖的操作,開銷還是比較大的,如果每次2n大小的伙伴塊就會合并到2(n+1)的鏈表隊列中,那么2n大小鏈表中的塊就會因為合并操作而減少,但系統(tǒng)隨后立即有可能又有對該大小塊的需求,為此必須再從2(n+1)大小的鏈表中拆分,這樣的合并又立即拆分的過程是無效率的。 本文針對伙伴算法這一缺陷,設(shè)計一種算法,放寬伙伴關(guān)系限制,使兩個塊大小相同,地址連續(xù)但不屬于一個大塊的空閑空間形成伙伴。對伙伴算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行擴展,同時修改原算法中的分配和釋放函數(shù)。 實驗表明,進過修改的伙伴算法在一定程度上提高了內(nèi)存的利用效率,使Linux操作系統(tǒng)具有更大的適用性。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：TP316.8;TP333.1
【部分圖文】：

一個高性能的計算機系統(tǒng)要求存儲容量大，用戶可使用的編程空間大，存取速度快，成本低廉，存儲器能支持復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這些要求往往是相互矛盾的，彼此形成制約。因此在一個計算機系統(tǒng)當中，常采取幾種不同的存儲器，構(gòu)成多級存儲體系，以適應(yīng)不同層次的需要。并可采取虛擬存儲技術(shù)，使用戶獲得更大，更方便的編程空間。2.1 三級存儲體系結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示是一個典型的三級存儲體系結(jié)構(gòu)，分為高速緩存,主存（內(nèi)存）和外存三個層次，即在這個體系中，計算機有若干兆快速但昂貴且易失性的高速緩存（cache）；數(shù)千兆速度與價格適中的且同樣易失性的內(nèi)存；以及大容量的低速，廉價，非易失性的磁盤存儲；另外還有諸如 DVD 和 USB 等可移動的存儲裝置。高速緩存和主存能夠直接被 CPU 訪問，而外存中的程序和數(shù)據(jù)只能先調(diào)入內(nèi)存才能被 CPU 訪問。

如圖 2-2 所示給出了 cache 的基本結(jié)構(gòu)。cache 和主存都被分成若干等的塊，每塊由若干字節(jié)組成。由于 cache 的容量遠小于主存的容量，所的塊數(shù)要遠少于主存的塊數(shù)，它保存的信息只是主存中最活躍的若干塊用主存地址的塊號字段訪問 cache 標記，并將取出的標記和主存地址的相比較，若相等，說明訪問 cache 有效，稱 cache 命中，若不相等，說明訪無效，稱 cache 不命中或失效，而此時需要從主存中將該塊取出至 cache當 CPU 發(fā)出讀請求時，如果 cache 命中，就直接對 cache 進行讀操作無關(guān)；如果 cache 不命中，則仍需訪問主存，并把該塊信息一次從主存調(diào)內(nèi)。若此時 cache 已滿，則須根據(jù)某種替換算法，用這個塊替換掉 cach的某塊信息。當 CPU 發(fā)出寫請求時，如果 cache 命中，有可能會遇到 cache 與主存不一致的問題，處理的方法主要有兩種，一是同時寫入 cache 和主存，達法；二是將信息暫時只寫入 cache，并用標志將該塊加以注明，直到該塊中替換出來時才一次寫入主存，稱為寫回法。如果不命中，就直接把信存，而與 cache 無關(guān)。

圖 2-3 全相聯(lián)映像像是指將內(nèi)存和 cache 按照固定的相同的大以任意對應(yīng)，即內(nèi)存的任何一塊都可以映像空間被占滿的情況下，也允許確實已被占滿，具體如圖 2-3 所示。像

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

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本文編號：2810437