内存管理的分析与比较

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1、江西师范大学计算机信息工程学院10级科技三班1内存管理的分析与比较摘要1引言随着社会的飞速发展，快节奏的生活方式逐渐成为社会的主流。在信息化的今天，计算机的运行速度，根据人们的需求在不断提升。计算机的运行速度在很大程度上取决于内存管理机制。为了更好，更合理地分配内存，及时释放与回收内存，将从不同的方面阐述内存管理的核心，以提高内存的利用率，进而提高计算机的运行速度。内存管理的分配、释放与回收，主要从五方面进行分析与比较：1）虚拟内存的管理机制2）基于C语言的内存管理机制3）基于硬件的内存管理机制4）基于windows操作系统的内存

2、管理机制5）基于嵌入式的内存管理机制2虚拟内存管理机制2.1虚拟内存由于硬件的限制，使得计算机中物理内存有限。在物理内存容量有限的计算机系统中,为了让计算机保持高速运行的状态,这时windows就要将最近很少使用的内存数据保存到硬盘中的一个虚拟内存文件中去,也就是用硬盘空间来模拟内存,以便腾出一些物理内存供新的应用程序使用。当系统需要这些数据时,物理内存再从硬盘的虚拟内存中读取这些数据。2.2虚拟内存的设置虚拟存储器的分析以页式虚拟存储器为代表，将从分页原理、地址映像以及工作过程的方面来共同阐述。2以页为信息传送的基本单位的虚拟存

3、储器叫页式虚拟存储器。地址映像分为：全相联映像、直接映像和组相连映像三种。页式虚拟存储器的管理是采用软、硬结合的方法来实现的。3基于硬件的内存管理机制Intel公司的80X86系列的CPU基本上采用内存分段的管理模式。它把内存和程序分成若干个段，每个段的起点用一个段寄存器来记忆。16位微机与32位微机的内存存管理都采用“分段”的管理模式，存储器的逻辑地址同样由段地址和偏移量两部分组成。32位微机的内存管理与16位微机的有相同之处，也有不同之处，因为32位微机提供了两种不同工作方式：实方式和保护方式。3.1物理地址的形成方式存储单元

4、的逻辑地址分为两部分：段地址和偏移量。由逻辑地址得到其物理地址(PA—PhysicalAddress)的计算方法如下：物理地址PA=段地址×16+偏移量实方式：段地址仍然是16的倍数，每个段的最大容量仍为64K。段寄存器的值是段的起始地址，存储单元的物理地址仍为段寄存器的值乘16，再加上段内偏移量。在此方式下，32位微机的内存管理与16位微机是相一致的。保护方式：段地址可以长达32位，其值可以不是16的倍数，每个段的最大容量可达4G。段寄存器的值是表示段地址的“选择器”(Selector)，用该“选择器”可从内存中得到一个32位的

5、段地址，存储单元的物理地址就是该段地址加上段内偏移量，这与16位微机的物理地址计算完全不同。3.2段寄存器的引用32位CPU内有6个段寄存器，程序在某一时刻可访问6个不同的段。其段寄存器的值在不同的方式下具有不同的含义：3在实方式下，段寄存器的值就是段地址；在保护方式下，段寄存器的值不是段地址，是段地址的“选择器”。它间接指出一个32位的段地址。3.3存储单元的内容储单元中所存放的二进制信息通常称为该存储单元的内容或值，并且规定：一个字节的内容是该字节单元内存放的二进制信息；一个字的内容是该字地址所指向的单元及其后继一个单元的内容

6、拼接而成；一个双字的内容是该字地址所指向的单元及其后继三个单元的内容拼接而成。4基于C语言的内存管理机制4.1内存分配的方法从静态存储区域分配在栈上创建从堆上分配，亦称动态内存分配4.2C语言内存分配和释放函数的用法Malloc，calloc，realloc，free等函数。4.3C语言的内存对齐问题内存对齐简化了处理器与内存之间传输系统的设计，并且提升读取数据的速度，提高了执行效率。4.4C语言与JAVA语言内存管理的比较5基于windows系统的内存管理机制从我们所接触过WindowsXP的到目前的win7在内的Windows

7、操作系统都一直在利用虚拟内存当由所有运行的进程使用的内存超过了可用数量时，操作系统将开始把内存空间页面移出虚拟地址空间，移向硬盘，从而释放RAM。5.1WindowsXP缓存管理机制为了让整个预读操作切实地提高性能，WindowsXP缓存管理器在系统启动过程中4以及在各种应用程序被导入的时候，监视数据在磁盘和RAM之间以及在RAM和虚拟内存之间的移动。虚拟内存技术虽然解决了内存不足的问题，但在程序运行过程中经常需要载入其它文件到内存中，此时如果物理内存不足，则需要进行换页操作，频繁地读写硬盘，造成程序运行时响应缓慢。5.2Win7

8、下的Superfetch技术SuperFetch克服了WindowsXP的Prefetch中的一个大缺点。Prefetch通过导入大部分由内存中一个应用程序或进程需要的文件或数据，可以在需要时更迅速地访问它们。然而当其他应用程序需要访问内存，任何预