分段式存储管理是一种存储设备中的数据管理方式。简单来说,就是将存储器空间分成大小相等的若干个完整的区块,每个区块可以用来存放一份程序或者数据。当程序需要被执行时,操作系统会将其调入内存中,并将其分配给一个空闲区块,这个区块就称为一个分段。但是,这种方式也会带来碎片问题。下面我们就从多个角度来分析分段式存储管理会产生什么碎片。
1. 外部碎片
由于分段式存储管理是将存储器空间分成大小相等的区块,当所有的区块都被分配使用后,就会出现外部碎片。外部碎片是指各个空闲区块之间被已经分配的分段隔开,导致一些小的空闲区块无法被利用起来。
2. 内部碎片
在分段式存储管理中,每个分段的大小是提前设定好的,如果需要存储的程序或数据大小不足这个设定值,剩余的部分就会产生内部碎片。这是因为分配给程序或数据的分段大小是固定不变的,而没有被利用的空间则浪费掉了,从而导致存储器效率降低。
3. 空间碎片
由于分段式存储管理是在内存中进行,而内存中的存储空间是有限的,因此当程序运行时,可能会遇到存储空间不足的情况。此时,由于内存中的空闲区块被分散在各处,分配给这个程序的分段也可能分散在不同的区块中,造成空间碎片问题。
4. 外部碎片的解决办法
针对外部碎片问题,我们可以采用碎片整理的方式。碎片整理就是将分散在各处的空闲区块移动到一起,从而形成一个大的连续的空闲区块,然后再将这个大的区块分配给需要的程序或数据。这样,就可以更好地利用存储器的空间,提高存储器的效率。
5. 内部碎片的解决办法
解决内部碎片问题的方法有两种。第一种是动态改变分段的大小,即当程序或数据的大小不足分配的区块时,将其放入下一个较小的区块中,这样就可以避免内部碎片的产生。第二种是采用页式存储管理,将分段再细分为若干个大小相同的页面,当存储数据不足时,可以将其存储在页面中,从而避免内部碎片的产生。
6. 空间碎片的解决办法
为了解决空间碎片问题,可以引入虚拟存储器。虚拟存储器是一种操作系统提供的、程序员不需要考虑存储器大小的逻辑存储空间。当程序需要存储时,操作系统会动态地将其中一部分放在内存中,其余部分则可以放在虚拟存储器中。因此,程序可以超出实际存储大小来运行,从而避免了空间碎片的问题。
综上所述,分段式存储管理会产生外部碎片、内部碎片和空间碎片,而采用碎片整理、动态改变分段大小、页式存储管理和虚拟存储器等方法,则可以很好地解决这些问题,提高存储器的效率。
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