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动态存储管理机制的改进及实现1
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学 科 门 类
:
中 图分
类
号
:
工 学 单位代码
:
1
0
2
8
7
T P 3
1
6
硕 士 学
位
论 文
动 态 存 储 管 理 机 制
的
改
进
及 实 现
硕士生姓名
:
曹
全
欣
一 级 学
科
:
计算机
科
学与
技术
学
科
、
专业
:
计算
机
应用
研
究 方 向
:
系统软件
指 导 教 师
:
顾宝
根 教授
南 京 航 空 航
天
大 学
二
0 0
三 年
一 月
十
日
南
京
航 空
航
天 大 学硕士 学
位 论
文
摘 要
动态存 储管理 是 计
算
机系统必 不 可 少 的资源管理手 段之一
。
现有 的动态存储 分
配
算
法存在着效率不高
、
时间 开销 较大等缺点
。
本文在 自主开发操作 系统 这个教学课题 的基础 上
,
深入研 究 了操作 系统 内存分
配及回 收
机
制 的基 本理论
,
结构
,
工 作过程 及有关 的
概
念
,
算法
,
技 术等等
。
详细
阐述
了
对
边
界标 识法
,
伙伴 系统 算法 改进后 的具体
实
现
;
介绍 了一 个用 多级位 示 图
目
录来
实
现存 储 资源动 态分 配 的
算
法
,
给 出 了 多级位 示 图
目
录 的结构 和 相 应 的 算
法
,
并 详细介绍 了 一 个二 级位示 图 目录 的具体
实
现过程
。
同时将这三种 存储分配算
法进
行
了性 能
对
比与
分
析
,
并得 出结论
。
随后
,
文 章还描述
了
内核 缓冲
区
特有 的 内
存
管理
模
式
,
详细 阐述 了其 具
体实
现过程
,
并进行 了性能分析
。
最后文 章针 对具体
的实现 提 出 了进一 步的改进 设想
,
并确定
了
今后 的发展方 向
。
关键
词
:
动态存储管理
,
边界标识
,
伙伴
系
统
,
多级位 示图 目录
,
管理开销
动态 存储 管
理
机
制 的改
进
及
实现
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南京 肮 空航大 大
学
硕
十
学位 论文
目
录
摘
要
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一
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… …
,
. . . .
.
. . . . .
… …
11
目
录
. . .
.
.
… …
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. .
.
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. . .
…
…
、
. .
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V
表
清单
.
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…
…
”
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V l
第
一章 引
言
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… …
1
1
.
1
课题研
究
的原因及意义
… …
, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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.
2
本 文的主要工
作
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · · . . . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
一
2
第
二
章 内存管理基
础
设
施 的
构建
·
· ·
·
·
……
“
· ·
·
· · · · ·
·
·
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· ·
·
·
…
….
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…
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·
·
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…
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· ·
·
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… …
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2
.
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内存 管理 的硬
件
基础
. . . .
… …
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… …
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… …
3
2
.
1
.
1
分段机制 的硬件基础
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
3
2
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1
.
2
分页机制的硬件基础
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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5
2
.
2
基本 的数据结构及操作
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
… …
7
2
.
2
.
1
进入保护模式的方 法
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
, . . . . . . . . . .
… …
7
2
.
2
.
2
物理 内
存
空间 的抽 象
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
… …
9
2
.
2
.
3
虚拟 内存空间的抽象
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · , · · · · · · · · · · · · · · · ·
… …
9
第三章 改进
的
边界标识法
的具
体实现
“
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. .
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. . . . . . . . .
…
…
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.
.
…
13
3
.
1
内存分配回收机 制的
基
本要求
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
13
3
.
2
常用 的分配策略
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · . · . . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
… …
13
3
.
3
边界标识法 原理及其改进
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
14
3
.
4
边界标识法实现 中所用 的主要数据结构
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
15
3
.
5
边界标识法管理机制分配
算
法
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
17
3
.
6
边界
标识
法管理
机
制 回
收算
法
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
20
3
.
7
边界标识
算
法 的分析
. . . . . . . . . . . . . . . .
… …
, . . . . . . . . . . . . . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
… …
21
第
四章
伙伴系统算法
的具
体实现
. . .
.
. .
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·
…
…
“
23
4
.
1
外碎片 的产生 原因和解决方法
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
23
4
.
2
伙
伴
( B
du 勿
)
系统原理
. . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
23
4
.
3
对伙伴系统数据结构的改进
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
24
4
.
4
伙伴系统分配 算法
. . . . . . . . .
… …
, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · . · · · . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
… …
26
4
.
5
伙伴系统 回收算法
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · . · . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
… …
29
4
.
6
伙
伴系统算法讨论
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
, · . . . . · · . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · , · · · · · · · · · · · · · · · · ·
… …
31
第
五章 多
级
位示
图 目
录法
的
具体
实
现
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.
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一
“ .. “ 。 “ “ 二“ 二
“
一 ~ 一
“
一
“
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32
5
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1
多级位示图 目录法 的
提
出
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
32
5
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2
二 级
位
示 图 目录结构
. . . . .
-
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
… …
犯
5
.
3
多级
位
示 图 目录
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · . · · · · . . · · · · · · · . . ·
… …
33
动
态存 储管理 机制
的
改进及 实现
5
.
4
二级位示 图 目录法的 主 要数据 结构
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
34
5
.
5
二 级位示 图 目录法 的分配算法
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
, .
… …
35
5
.
5
.
1
主 分配流程
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
35
5
.
5
.
2
核心分配
函
数
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
37
5
.
6
回收算法流程
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
41
5
.
7
算法分析及讨论
二
, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
43
5
.
8
三种管理机制性 能
比
较及分析
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
43
第六章 内
核
缓冲
区动
态管理
的
实现机制
…
“
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… …
“
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…
…
“
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…
“
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…
…
46
6
.
1
主要数据 结构
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
4 7
6
.
2
缓冲 队列建立流
程
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
52
6
.
3
缓冲 区 的分配
算
法流程
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
, . . . . . . . .
… …
53
6
.
4
缓冲
区
回收算法流程
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
55
6
.
5
算法分析及讨 论
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
… …
56
第
七章
结论
及今
后改
进方向
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”
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` . .
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58
致 谢
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60
在
学
期
间
研
究成果
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”
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…
“ 二 “
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61
参考文献
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光与火花
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