Eine Methode zur formalen Modellierung von ...

5.2 Wesentliche Aspekte der Speicherverwaltung 109
Sobald dokumentiert ist, in welcher Region ein Programm oder Daten gespeichert sind,
kann eine physikalische Adresse entsprechend berechnet werden.
Zu den Aufgaben der Speicherverwaltung gehoren die Dokumentation, ob eine Speicherzelle
frei und ungenutzt oder belegt und genutzt ist, und das Buchfuhren uber die freien
Regionen. Die Speicherverwaltung mu gewahrleisten, da
1. die Anforderungen freier Regionen passender Lange erfullt werden und
2. nicht mehr benotigte Regionen freigegeben und in den Speicher eingegliedert werden.
5.2.1 Speicherverwaltung ohne Paging
Bei diesem Konzept werden der gesamte Proze bei seiner Ausfuhrung im Arbeitsspeicher
gehalten und die Daten und Programme vollstandig in einer zusammenhangenden
Region gespeichert. Aktuell nicht benotigte Prozesse werden vom Arbeits- in den Hintergrundspeicher
transferiert. Dieses Umspeichern der Prozesse wird Swapping genannt.
Das Betriebssystem fuhrt eine Liste freier Regionen. Wird fur einen Proze Speicherplatz
benotigt, so wird diese Liste nach einem Speicherbereich geeigneter Groe durchsucht. Die
Auswahl eines freien Speicherbereichs wird nach unterschiedlichen Prinzipien durchgefuhrt.
Genannt seien hier:
First-Fit: Die erste Region wird ausgewahlt, die gro genug ist, um den Proze aufzunehmen.
Best-Fit: Es wird die Region ausgewahlt, deren Groe die erforderliche Groe am wenigsten
uberschreitet.
Der Teil einer ausgewahlten Region, der bei einer Belegung frei bleibt, wird wieder in
die Liste der freien Speicherbereiche aufgenommen. Die Strategien verfugen uber unterschiedliche
Eigenschaften siehe hierzu die entsprechende Literatur wie die Kapitel 3.2 in
[Tan92], 8.4 in [GS94] oder 3.3 in [Fin88]. Bei dieser Vorgehensweise kann es vorkommen,
da viele Regionen geringer Groe entstehen. Es ist moglich, da fur die Abspeicherung
eines Prozesses kein zusammenhangender Speicher passender Groe belegt werden kann,
obwohl prinzipiell genugend freier Speicherplatz vorhanden ist, der sich allerdings aus vielen
kleinen Stucken zusammensetzt. Dieses Problem wird externe Fragmentierung genannt
siehe die Kapitel 8.4.3 in [GS94], 5.2 in [Sta92] sowie 4.2.1 in [Spi95].
Um die Problematik der externen Fragmentierung abzuschwachen, konnen regelmaig Manahmen
zur Kompaktizierung des Speichers durchgefuhrt werden: Freie Speicherbereiche
werden zusammengefat, um freie Bereiche groerer Lange zu bilden. Prozesse mussen hierbei
umgespeichert werden, was aufwendige Umrechnungen der Adressen notwendig macht
zur Beschreibung siehe beispielsweise Kapitel 8.4.3 von [GS94].