Явление фрагментации памяти. Фрагментация памяти, обусловленная методом распределения памяти. Внутренняя и внешняя фрагментация. Методы борьбы с фрагментацией памяти

Фрагментация – процесс появления незанятых участков в памяти (как оперативной, так и виртуальной и на магнитных носителях). Вызвана наличием в каждом виде памяти деления на мелкие единицы фиксированного размера, в то время как объём информации не обязательно кратен этому делению.

Появление или непоявление фрагментации зависит от метода организации памяти.

Внутренняя фрагментация – при заполнении страниц в среднем половина последней страницы остаётся незаполненной. Эти «дыры» и есть внутренняя фрагментация.

Внешняя фрагментация – процесс, который заключается в следующем: при многократном удалении и появлении новых сегментов появляются небольшие участки незанятой памяти, которые сложно использовать (получается, что память не распределена оптимально). С ней можно бороться с помощью уплотнения (однако это требует затрат времени).

При страничной организации памяти внешняя фрагментация отсутствует, а потери из-за внутренней фрагментации, поскольку процесс занимает целое число страниц, ограничены частью последней страницы процесса.

Сегментной организации памяти присущи как внутренняя, так и внешняя фрагментации. Внутренняя фрагментация образуется вследствие того, что размер загружаемого сегмента меньше размера имеющегося свободного раздела, а внешняя вследствие того, что отсутствует участок памяти подходящего размера. Внешняя фрагментация означает, что часть процесса остается незагруженной, и его выполнение в какой–то момент времени должно быть приостановлено.

Одним из методов борьбы с фрагментацией является перемещение всех занятых участков в сторону старших либо в сторону младших адресов, так, чтобы вся свободная память образовывала единую свободную область. В дополнение к функциям, которые выполняет ОС при распределении памяти переменными разделами, в данном случае она должна еще время от времени копировать содержимое разделов из одного места памяти в другое, корректируя таблицы свободных и занятых областей. Эта процедура называется сжатием или дефрагментацией. Сжатие может выполняться либо при каждом завершении задачи, либо только тогда, когда для вновь поступившей задачи нет свободного раздела достаточного размера. В первом случае требуется меньше вычислительной работы при корректировке таблиц, а во втором - реже выполняется процедура сжатия. Так как программы перемещаются по оперативной памяти в ходе своего выполнения, то преобразование адресов из виртуальной формы в физическую должно выполняться динамическим способом.