在设计操作系统内存管理实验时，如何实现高效的内存分配与回收机制，并确保地址空间的连续性和内存保护？请结合具体实验案例说明。

操作系统内存管理实验中，实现高效的内存分配与回收机制是一个复杂而重要的任务。为了确保地址空间的连续性和内存保护，我们可以采取以下策略和步骤：

参考资源链接：[操作系统内存管理实验：内存分配、回收和保护](https://wenku.csdn.net/doc/7tsaeey6rs?spm=1055.2569.3001.10343)

1. 内存分配策略：实验中通常采用first-fit、best-fit或worst-fit等算法来分配内存。First-fit算法简单且易于实现，它搜索第一个足够大的空闲内存块进行分配。这种策略能够快速响应内存分配请求，但可能会导致较多的外部碎片。为了优化这一点，可以通过定期整理内存块来减少碎片。

2. 内存回收机制：内存回收通常涉及到识别哪些内存块是空闲的，并将这些块合并以形成更大的空闲块。实验中可采用链表数据结构来管理内存块，每个节点包含内存块的大小、是否被占用的信息以及指向下一个内存块的指针。当进程结束或内存释放时，根据相邻的空闲内存块进行合并，以减少碎片并提高内存利用率。

3. 地址空间的连续性：为了保证地址空间的连续性，实验系统中可以使用段式或页式内存管理技术。页式管理通过将内存划分为固定大小的块（页），而段式管理则允许不同大小的段，这有助于灵活地管理不同大小的内存需求。

4. 内存保护：为了防止内存访问越界，实验系统可以使用边界寄存器来存储每个进程的内存界限。当进程试图访问其地址空间之外的内存时，硬件将触发异常中断，操作系统随后处理该错误。

5. 内存泄漏和溢出的防范：为了避免内存泄漏和溢出，实验系统中应实现监测和检测机制。例如，可以定期检查内存分配和回收的过程，记录内存使用情况，及时发现并处理潜在的问题。

实验系统的设计和实现应参考《操作系统内存管理实验：内存分配、回收和保护》这一资料，它详细介绍了内存管理的相关概念和实验实现方法，提供了理论支持和实践指导。通过学习该资料，你可以更深入地理解内存管理的各个方面，并将这些知识应用于实验系统的设计和优化中。

参考资源链接：[操作系统内存管理实验：内存分配、回收和保护](https://wenku.csdn.net/doc/7tsaeey6rs?spm=1055.2569.3001.10343)