第16讲 存储器管理之请求分页存储管理方式
第十六讲存储器管理之请求分页存储管理方式
1 基本概述
请求分页管理是建立在基本分页基础上的，为了能支持虚拟存储器而增加了请求调页功能和页面置换功能。
基本原理：地址空间的划分同页式；装入页时，可装入作业的一部分(运行所需)页即可运行。
2 请求分页的硬件支持
为实现请求分页，需要一定的硬件支持，包括：页表机制、缺页中断机构、地址变换机构。
2.1 页表机制
作用：将用户地址空间的逻辑地址转换为内存空间的物理地址。
因为请求分页的特殊性，即程序的一部分调入内存，一部分仍在外存，因此页表结构有所不同。如图：
说明：
（1）状态位P：指示该页是否已调入内存。
（2）访问字段A：记录本页在一段时间内被访问的次数或最近未被访问的时间。
（3）修改位M：表示该页在调入内存后是否被修改过。若修改过，则换出时需重写至外存。（4）外存地址：指出该页在外存上的地址。
2.2 缺页中断机构
在请求分页系统中，每当所要访问的页面不在内存时，便产生缺页中断，请求OS将所缺的页调入内存。
缺页中断与一般中断的区别：
（1）在指令执行期间产生和处理中断信号
（2）一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断
2.3 地址变换机构
请求分页系统的地址变换机构。是在分页系统地址变换机构的基础上，又增加了一些功能。
例：某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB。假定某时刻系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7，试将虚拟地址0A5C和093C 变换为物理地址。
解：虚拟地址为：页号（2^5=32）5位页内位移（1K =2^10=1024）10位物理地址为物理块号（2^4=16）4位因为页内是10 位，块内位移（1K =2^10=1024）10位
虚拟地址OA5C对应的二进制为：
00010 1001011100
即虚拟地址OA5C的页号为2，页内位移为1001011100，由题意知对应的物理地址为：0100 1001011100即125C
同理求093C。略
3 内存分配策略和分配算法
在请求分页系统中，为进程分配内存时，将涉及以下三个问题：
最小物理块数的确定；物理块的分配策略；物理块的分配算法。
3.1最小物理块数的确定
概念：最小物理块数：是指能保证进程正常运行所需的最小物理块数。
确定方法：与计算机的硬件结构有关，取决于指令的格式、功能和寻址方式。
3.2物理块的分配策略
内存分配策略：固定和可变分配策略
置换策略：全局置换和局部置换
三种合适的策略如下：
（1）固定分配局部置换（Fixecd Allocation,Local replacement）：为每个进程分配固定数目n的物理块，在整个运行中都不改变。如出现缺页，则从中置换一页。
（2）可变分配全局置换(VariableAllocatio,Global Repalcement)：分配固定数目的物理块，
但OS 自留一空闲块队列，若发现缺页，则从空闲块队列中分配一空闲块与该进程，并调入缺面于其中。当空闲块队列用完时，OS 才从内存中任选择一页置换。
（3）可变分配局部置换(VariableAllocatio,Local Repalcement)：分配一定数目的物理块，若发现缺页，则从该进程的页面中置换一页，根据该进程缺页率高低，则可增加或减少物理块。也就是若某进程频繁的发生缺页中断，则系统再为该进程分配物理块，知道缺页率减少到一定程度。
3.3 物理块的分配算法
在采用固定分配策略时，将系统中可供分配的所有物理块分配给各个进程，可采用以下几种算法：看课本p131，
（1）平均分配算法：将系统中所有可供分配的物理块，平均分配给每个进程。缺点：未考虑各进程本身的大小。
（2）按比例分配算法：这是根据进程的大小按比例分配物理块的算法。如果系统中共有n 个进程，每个进程的页面数为Si ，则系统中各进程页面数的总和为：
又假定系统中可用的物理块总数为m ，则每个进程所能分到的物理块数为bi ，将有：
b 应该取整，它必须大于最小物理块数。
（3）考虑优先权的分配算法：将系统提供的物理块一部分根据进程大小先按比例分配给各个进程，另一部分再根据各进程的优先权适当增加物理块数。 4 调页策略
什么时候将一个页面由外存调入内存？从何处将页面调入内存？这就是调页策略所要解决的问题。
4.1 何时调入页面？
预调页策略：将那些预计在不久便被访问的页预先调入内存。这种调入策略提高了调页的效率，减少了I/O 次数。但由于这是一种基于局部性原理的预测，若预调入的页面在以后很少被访问，则造成浪费，故这种方式常用于程序的首次调入。
请求调页策略：当进程运行中访问的页出现缺页时，则发出缺页中断，提出请求调页，由OS 将所需页调入内存。这种策略实现简单，应用于目前的虚拟存储器中，但易产生较多的缺页中断，且每次调一页，系统开销较大，容易产生抖动现象。
注意：首次：预调页；运行时：请求调页。
4.2 从何处调入页面？
在请求分页系统中，通常将外存分成了文件区和对换区，文件区按离散分配方式存放文件，对换区按连续分配方式存放对换页。
系统有足够的对换区空间情况：运行前可将与进程相关的文件从文件区复制至对换区，以后缺页时，全部从对换区调页。只从对换区调页。
系统没有足够的对换区空间情况：
页面不会被修改：凡是不会被修改的文件，每次都直接从文件区调页，换出时不必换出。正因为没有被修改，因此不用换出，因为文件区存放的页面没改变。只从文件区调页。
∑
==n i i S S 1
m S
S b i i ⨯=
页面可能被修改：若对可能会修改的文件第一次调页直接从文件区，换出时换至对换区，以后从对换区调页。第一次从文件区调入以后从对换区。从文件区/对换区调页
UNIX方式：凡未运行过的页面均从文件区调页，运行过的页面和换出的页面均从对换区调页。
5页面调入过程了解
过程如下：每当程序所要访问的页面未在内存时，便向CPU发出一缺页中断，中断处理程序首先保留CPU环境，分析中断原因后，转入缺页中断处理程序。该程序通过查找页表，得到该页在外存上的物理块后，如果此时内存能容纳新页，则启动磁盘I/O将所缺之页调入内存，然后修改页表。如果内存已满，则需按照某种置换算法从内存中选出一页准备换出；如果该页未被修改过，可不必写回磁盘；但如果此页已被修改，则必须将它写回磁盘，然后把所缺的页调入内存，并修改页表中的相应表项，置其存在位为“1”，并将此页表项写入快表。在缺页调入内存后，利用修改后的页表，形成所要访问的物理地址，再去访问内存数据。
其实就是下面四步：缺页中断；保留CPU环境；缺页中断处理；访问内存数据
流程如下：
分页存储管理
非连续分配方式 1．基本内容：页式存储管理基本思想、数据结构、地址转换过程。段式存储管理以及段页式存储管理。 2．学习要求：；掌握页式存储管理、段式存储管理以及段页式存储管理的实现原理、数据结构、地址转换机构等内容。 3．教学要求：本单元共安排4学时。采用教员课堂讲授方法实施教学。该部分内容抽象，是本章学习重点与难点。课后可通过课程设计使学员加深对于抽象理论的理解和掌握。 4．重点：各种管理实现原理、数据结构、地址转换机构。 5．难点：段式存储管理。 分页存储管理 可重定位分区分配虽然可以解决碎片和共享问题，但由于信息的大量移动而损失了许多宝贵的CPU时间，且存储用户的作业受到实际存储容量的限制。多重分区分配虽在一定程度上解决了这些问题，但由于要求各分区设置分段的重定位寄存器，存储分配策略较复杂，且需较多的硬件支持。 分页式管理技术通过地址转换机制，能明显消除内、外存之间的差别，将外存看作内存的扩充和延伸。并能很好解决“外零头”的问题。 一、分页在储管理实现的基本思想： 在分页存储管理中，将每个作业的逻辑地址空间分为大小相同的块，称为虚页面或页（page）,通常页面大小为2的整数次幂（512K~4K）。同样地，将物理空间也划分为与页面大小相等的块，称之为存储块或页框（page frame），为作业分配存储空间时，总是以页框为单位。例如：一个作业的地址空间有M页，那么只要分配给它M个页框，每一页分别装入一个页框即可。 纯分页系统的定义：指在调度一个作业时，必须把它的所有页一次装入到主存的矾框。若当时页框数不足，则该作业必须等待，系统再调度其他作业。 这里，并不要求这些页框是相邻的。即连续逻辑地址空间的页面，通过页面地址转换机构可以映射到不连续的内存块中。 对地址空间的分页是由系统自动进行的，其逻辑地址由相对页号和页内位移量（页内地址）两部分组成（下面a）。图中设逻辑地址长度为16位，可表示64K的逻辑地址空间。物理地址也由块号及块内移量（块内地址）两部分组成（下图b）。 （ 图·逻辑地址与物理地址 （a）逻辑地址（LA）（b）物理地址 页式存储管理通常是由页表实现逻辑地址到物理地址的转换。 二、页面地址转换 在分页式管理系统中，作业装入时，以页为单位分配存储块。由于虚存管理的主要技术是部分装入和部分交换，在作业运行前，不是装入全部页面，而是只装入部分页面，在执行过程中再根据需要动态调入其他页面，当内存占满时要按某种算法进行某种算法进行页面的置换。 为了实理将作业的逻辑地址转换为实际内存地址，需建立以下数据结构： 1.存储分块表MBT(Memory Block Table) 表中记录内存中每个存储块的使用情况，其中状态是指存储块是否空闲（下图a）
第16讲 存储器管理之请求分页存储管理方式
第十六讲存储器管理之请求分页存储管理方式 1 基本概述 请求分页管理是建立在基本分页基础上的，为了能支持虚拟存储器而增加了请求调页功能和页面置换功能。 基本原理：地址空间的划分同页式；装入页时，可装入作业的一部分(运行所需)页即可运行。 2 请求分页的硬件支持 为实现请求分页，需要一定的硬件支持，包括：页表机制、缺页中断机构、地址变换机构。 2.1 页表机制 作用：将用户地址空间的逻辑地址转换为内存空间的物理地址。 因为请求分页的特殊性，即程序的一部分调入内存，一部分仍在外存，因此页表结构有所不同。如图： 说明： （1）状态位P：指示该页是否已调入内存。 （2）访问字段A：记录本页在一段时间内被访问的次数或最近未被访问的时间。 （3）修改位M：表示该页在调入内存后是否被修改过。若修改过，则换出时需重写至外存。（4）外存地址：指出该页在外存上的地址。 2.2 缺页中断机构 在请求分页系统中，每当所要访问的页面不在内存时，便产生缺页中断，请求OS将所缺的页调入内存。 缺页中断与一般中断的区别： （1）在指令执行期间产生和处理中断信号 （2）一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断 2.3 地址变换机构 请求分页系统的地址变换机构。是在分页系统地址变换机构的基础上，又增加了一些功能。
例：某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB。假定某时刻系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7，试将虚拟地址0A5C和093C 变换为物理地址。 解：虚拟地址为：页号（2^5=32）5位页内位移（1K =2^10=1024）10位物理地址为物理块号（2^4=16）4位因为页内是10 位，块内位移（1K =2^10=1024）10位 虚拟地址OA5C对应的二进制为： 00010 1001011100 即虚拟地址OA5C的页号为2，页内位移为1001011100，由题意知对应的物理地址为：0100 1001011100即125C 同理求093C。略 3 内存分配策略和分配算法 在请求分页系统中，为进程分配内存时，将涉及以下三个问题： 最小物理块数的确定；物理块的分配策略；物理块的分配算法。 3.1最小物理块数的确定 概念：最小物理块数：是指能保证进程正常运行所需的最小物理块数。 确定方法：与计算机的硬件结构有关，取决于指令的格式、功能和寻址方式。 3.2物理块的分配策略 内存分配策略：固定和可变分配策略 置换策略：全局置换和局部置换 三种合适的策略如下： （1）固定分配局部置换（Fixecd Allocation,Local replacement）：为每个进程分配固定数目n的物理块，在整个运行中都不改变。如出现缺页，则从中置换一页。 （2）可变分配全局置换(VariableAllocatio,Global Repalcement)：分配固定数目的物理块，
简述请求分页存储管理方式
简述请求分页存储管理方式 请求分页存储管理方式是一种非常实用的存储管理方式，它可以将大量数据分成多页存储，从而增加系统的可扩展性和可维护性。本文将分步骤阐述请求分页存储管理方式的实现过程。 1. 设计数据库表结构 首先，我们需要设计出适合分页存储的数据库表结构。通常，我们需要将数据表按照某种规则分成多个页面，每个页面中包含相同数量的数据。例如，如果需要将1000条数据分成10页，那么每个页面应该包含100条数据。 2. 编写查询语句 在设计好数据库结构之后，我们需要编写查询语句来查询数据并将其分页。我们可以使用LIMIT关键字来限制查询结果的数量，并使用OFFSET关键字来指定从哪个位置开始查询。例如，如果需要查询第2页的数据，那么我们可以使用以下SQL语句： SELECT * FROM table_name LIMIT 100 OFFSET 100; 这将返回第101到第200条数据。 3. 编写分页控件 分页控件是实现分页存储的重要组成部分。它通常包含一个页面选择器和一个数据显示区域。我们可以使用JavaScript和CSS来创建翻页效果和样式。例如，我们可以使用以下代码创建一个简单的页面选择器： ```
``` 4. 实现异步加载 异步加载是将页面动态加载到用户界面中的一种技术。它可以大大提高页面加载速度和用户体验。我们可以使用AJAX等技术来实现异步加载。例如，在用户点击页码时，我们可以使用AJAX向服务器发送请求，获取数据并更新页面内容。这样，当用户浏览不同页面时，不需要重新加载整个页面，只需要更新数据部分即可。 总之，请求分页存储管理方式是一种非常实用的存储管理方式，它可以大大提高系统的可扩展性和可维护性。通过仔细设计数据库结构，编写查询语句，创建分页控件和实现异步加载，我们可以很容易地实现分页存储管理方式。存储管理作业(二)：分页分段管理与页面置换
存储管理作业（二） 1、已知某系统页面长4KB，页表项4B，采用多级页表映射64位虚地址空间。若限定最高层页表占1页，问它可以采用几级页表？ 2、设有一页式存储管理系统，向用户提供的逻辑地址空间最大为16页，每页2048B，内存总共有8个存储块。试问逻辑地址至少应为多少位？内存空间有多大？ 3、在一分页存储管理系统中，逻辑地址长度为24位，页面大小为4096B，现有一逻辑地址为2FA6H，且第0、1、2页依次存放在物理块10、12、14中，问相应的物理地址为多少 4、有一个页式虚存系统，某进程占用3个内存块，开始时内存为空，执行如下访问页号序列：0，1，2，3，4，1，2，0，5，1，0，1，2，3，2，4，5 (1) 采用先进先出（FIFO）置换算法，缺页次数是多少？ (2) 采用LRU置换算法，缺页次数是多少？ (3) 若用最优（OPT）算法呢？ 5、(8分)设某计算机的逻辑地址空间和物理地址空间均为64KB，按字节编址。若某进程最多需要6页(Page)数据存储空间，页的大小为1KB，操作系统采用固定分配局部置换策略为此进程分配4个页框(Page Frame)。在时刻260前的该进程访问情况如下表所示(访问位即 （1）该逻辑地址的对应的页号是多少？ （2）若采用先进先出(FIFO)置换算法，该逻辑地址对应的物理地址是多少？要求给出计算过程。 46题) 10ns，处理一次缺页的平均时间为108ns(已含更新TLB和页表的时间)，进程的驻留集大小固定为2，采用最近最少使用置换算法(LRU)和局部淘汰策略。假设①TLB初始为空；②地址转换时
先访问TLB，若TLB未命中，再访问页表(忽略访问页表之后的TLB更新时间)；③有效位为0表示页面不在内存，产生缺页中断，缺页中断后，返回到产生缺页中断的指令处重新执行。设有虚地址访问序列2362H、1565H、25A5H，请问： (1) 依次访问上述三个虚地址，各需多少时间？给出计算过程。 (2)基于上述访问序列,虚地址1565H的物理地址是多少?请说明理由。
操作系统课后答案——第四章
第四章存储器管理 1. 为什么要配置层次式存储器？ 这是因为： a.设置多个存储器可以使存储器两端的硬件能并行工作。 b.采用多级存储系统，特别是Cache技术，这是一种减轻存储器带宽对系统性能影响的最佳结构方案。 c.在微处理机内部设置各种缓冲存储器，以减轻对存储器存取的压力。增加CPU中寄存器的数量，也可大大缓解对存储器的压力。 2. 可采用哪几种方式将程序装入内存？它们分别适用于何种场合？ 将程序装入内存可采用的方式有：绝对装入方式、重定位装入方式、动态运行时装入方式；绝对装入方式适用于单道程序环境中，重定位装入方式和动态运行时装入方式适用于多道程序环境中。 3. 何为静态链接？何谓装入时动态链接和运行时动态链接？ a.静态链接是指在程序运行之前，先将各自目标模块及它们所需的库函数，链接成一个完整的装配模块，以后不再拆开的链接方式。 b.装入时动态链接是指将用户源程序编译后所得到的一组目标模块，在装入内存时，采用边装入边链接的一种链接方式，即在装入一个目标模块时，若发生一个外部模块调用事件，将引起装入程序去找相应的外部目标模块，把它装入内存中，并修改目标模块中的相对地址。 c.运行时动态链接是将对某些模块的链接推迟到程序执行时才进行 链接，也就是，在执行过程中，当发现一个被调用模块尚未装入内存时，立即由OS去找到该模块并将之装入内存，把它链接到调用者模 块上。
4. 在进行程序链接时，应完成哪些工作? a.对相对地址进行修改 b.变换外部调用符号 6. 为什么要引入动态重定位?如何实现? a.程序在运行过程中经常要在内存中移动位置，为了保证这些被移动了的程序还能正常执行，必须对程序和数据的地址加以修改，即重定位。引入重定位的目的就是为了满足程序的这种需要。 b.要在不影响指令执行速度的同时实现地址变换，必须有硬件地址变换机构的支持，即须在系统中增设一个重定位寄存器，用它来存放程序在内存中的起始地址。程序在执行时，真正访问的内存地址是相对地址与重定位寄存器中的地址相加而形成的。 9. 分区存储管理中常采用哪些分配策略？比较它们的优缺点。 分区存储管理中常采用的分配策略有：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法。 a.首次适应算法的优缺点：保留了高址部分的大空闲区，有利于后到来的大型作业的分配；低址部分不断被划分，留下许多难以利用的、小的空闲区，且每次分区分配查找时都是从低址部分开始，会增加查找时的系统开销。 b.循环首次适应算法的优缺点：使内存中的空闲分区分布得更为均匀，减少了查找时的系统开销；缺乏大的空闲分区，从而导致不能装入大型作业。
第4章 存储管理习题教案3
第17 次课教案
1. 用可变分区方式管理主存时，假定主存中按地址顺序依次有五个空闲区，空闲区的大小依次为32K，10K，SK，228K，100K。现有五个作业J1，J2，J3, J4和J5，它们各需主存量为1K，10K，108K，28K和115K。若采用最先适应分配算法，能把这五个作业按J1～J5的次序全部装入主存吗？按怎样的次序装入这五个作业可使主存空间利用率最高？ 2. 在一个请求分页系统中，采用LRU 页面置换算法时，假如一个作业的页面走向为1、 3、2、1、1、3 、5、1、3、2、1、5 ，当分配给该作业的物理块数M 分别为3 和4 时，试计算在访问过程中所发生的缺页次数和缺页率，并比较所得结果。 3. 假定某采用页式存储管理的系统中，主存容量为1M，被分成256块，块号为0，1，2，……255。现有一个共4页（页号为0，1，2，3）的作业被依次装人到主存的第2，4，1，5块中。请回答： ⑴主存地址应该用多少位来表示？ ⑵作业每一页的长度为多少字节？逻辑地址中的页内地址部分应占用多少位？ ⑶把作业中每一页占用的主存块起始地址填入下表。 ⑷若作业执行中要从第0页的第75单元和第3页的第548单元读信息，那么，实际应从主存的哪两个单元读信息？请把应访问的主存绝对地址用二进制编码的十六进制数表示。 4.设程序地址字为16位，页长为4KB，页表如下，现有一程序地址字为2F6AH，吧此程序地址字转换成物理地址，并说明转换过程。
5.什么是系统抖动？它有什么危害？ 6.说明页和段的区别。 7. 有一个程序要把100 X100的数组置初值“0”，现假定有两个主存块可用来存放数组中的元素，每个主存块可以存放200个数组元素，数组中的元素按行编址。两个主存块的初始状态都为空，若程序编制如下： ⑴ for( j=1;j<=100;j++) for( i=1;i<=100;i++) a[i] [j]=0; ⑵ for( i=1;i<=100;i++) for( j=1;j<=100;j++) a[i] [j]=0; 当采用LRU页面调度算法时，对上述两种程序编制方法各会产生多少次缺页中断？ 8. 在一个采用分页式虚拟存储管理的系统中，有一用户作业，它依次要访问的字地址序列是：115，228，120，88，446，102，321，432，260，167。若分配给作业可使用的主存空间共300个字，作业的页面大小为100个字，且第0页已经装人主存，请回答下列问题： ⑴按FIFO页面调度算法将产生多少次缺页中断？写出依次淘汰的页号。 ⑵按LRU页面调度算法将产生多少次缺页中断？写出依次淘汰的页号。 9. 某采用段式存储管理的系统为装入主存的一个作业建立了如下的段表, 如表所示： 请计算该作业访问［0，432］，「1，010］，「2，500］，「3，400」时(方括号中第一个元素为段号，第二个元素为段内地址)的绝对地址。处理器能按计算出来的绝对地址存取信息吗？
第14讲存储器管理之基本分段存储管理方式
第十四讲存储器管理之基本分段存储管理方式 分段存储管理方式也是一种离散分配方式，只是其分配的基本单位事段。 1 分段存储管理方式的引入 为什么要引入分段？分段有哪些优点?我们现在了解一下。 1 方便编程: 因为实际编程中，用户作业通常按照逻辑关系分为几个段,每个段都是从0开始编址，并有名字和长度,访问的逻辑地址由段名和段内偏移量决定。此存储管理方式就按逻辑上有联系的段来进行管理，方便编程. 2 信息共享: 从上面可以得知，段是信息的逻辑单位，也就是段具有实际的逻辑意义。这和前一讲的“页”完全不同。因此要实现段的共享,就要求存储管理能与用户程序的分段组织方式相适应. 3 信息保护：信息保护同样是对信息的逻辑单位进行保护，因此分段管理方式能有效的实现信息保护。 4 动态增长：实际应用中，某些段（数据段）会不断增长，前面的存储管理方法均难以实现。而分段却可以解决这个问题。 5 动态链接：要求以段为单位. 由此我们理解为什么要引入分段存储管理。 2 分段系统的基本原理 2。1 空间划分(分段） 将用户作业的地址空间依照相应的逻辑信息组的长度来划分若干个段，各段的长度不等.各段有段名(常用段号代替），段内首地址为0。段地址结构如下图： 一般我们常见的有代码段、数据段、共享段等等。 2。2 内存分配 在为作业分配内存时，也以段为单位,分配一段连续的物理地址空间；段间不必连续.如下图注意: 1、整个作业的逻辑地址空间是二维的，其逻辑地址由段号和段内地址组成.页式管理是把内 存视为一维线性空间；而段式管理是把内存视为二维空间. 怎么理解？ 有的同学说分页也是二维的，页号一维，页内地址一维.总共是二维。其实不然站在进程的角度而言，就会发现分页是一维的，而分段是二维的。 对一个进程来说，在分页式系统中,它的内容会保存在多页里，即进程的内容由一维页序列保存，通过页表映射来进行寻址。请注意，页内地址对进程而言是没有意义的，在从逻辑
Windows操作系统复习题大题
Windows操作系统复习题大题 1.简述中断处理过程 答：当中断发生的时，一旦CPU响应中断，系统就开始进行中断处理。中断处理过程如下：一、保护被中断进程现场。为了在中断处理结束后能使进程正确地返回到中断点，系统必须保存当前处理机的状态字（PSW）和程序计数器（PC）等的值。 二、分析中断原因，转去执行相应的中断处理程序。在多个中断请求同时发生时，处理 优先级最高的中断源发出的中断请求。 三、恢复被中断进程的现场CPU继续执行原来的被中断的进程。 2、处理机为什么要区分管态和目态两种操作方式？在什么情况下进行两种方式的转换？ 答：区分管态和目态两种操作方式的目的是为了保护操作系统程序。目态到管态的转换发生中断产生时，而管态到目态的转换则发生在中断返回到用户程序时。 3、叙述系统调用的概念和操作系统提供系统调用的原因。 答：系统调用也称程序接口，是程序级的接口，即用户程序可以利用系统调用提供的一族系统调用命令去调用操作系统内核中的一个或是一组过程来完成自己所需要的功能。 系统调用可以看成是操作系统内核和应用程序之间进行交互的接口，操作系统向用户程序提供系统调用的原因是为了对系统进行“保护”。当用户程序需要系统服务，也就是要调用系统内核中的某些程序时，只能从规定的位置进入内核，这样才能保证系统的安全。 4、什么叫做重定位？有哪几种重定位技术？有何区别？ 答：重定位是把程序中的相对地址转换为绝对地址。程序进行重定位的技术分为两种：静态重定位技术和动态重定位技术。区别：静态重定位技术是用户作业在装入内存时由装入程序实现从逻辑地址到物理地址的转换。而动态重定位技术是程序在执行过程中，CPU在访问程序和数据之前才实现地址转换，整个过程需要借助硬件地址转换
存储管理例题
内存管理 第一部分：重点难点 1．地址重定位 2．分区分配；（固定分区，动态分区），动态分区算法3．分页与分段存储管理 4．段页式存储管理
一逻辑地址为（2，154）的实际物理地址是多少？ 480K + 154 = 480*1024+154= 注意越界中断： 2、某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB，内存为16KB。假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下： 解：页式存储管理的逻辑地址分为两部分：页号和页内地址。由已知条件“用户编程空间共 逻辑地址0A5C（H）所对应的二进制表示形式是：，根据上面的分析，下划线部分为页内地址，编码“000 10” 为页号，表示该逻辑地址对应的页号为2。查页表，得到物理块号是4（十进制），即物理块地址为：01 00 ， 拼接块内地址125C（H）。 3．对一个将页表存放在内存中的分页系统
（1）如果访问内存需要0.2us，有效访问时间是多少？ （2）如果增加一快表，且假定在快表中找到页表项的几率为90%，则有效的访问时间又是多少？（不考虑查找快表所需时间） 解：（1）有效访问时间为 2 * 0.2=0.4 us (两次访问内存：页表+内存) （2）有效访问时间为 0.9 * 0.2 + (1- 0.9) * 2 * 0.2 =0.22 us， 4， 5 5 页为：1 632个 （2）物理地址需要多少位表示？（二进制） 解（1）13位（23*210）；（2）15位（25*210）； 7、设有一个采用请求页式存储管理的计算机系统，其内存（实存）容量为512KB，虚存容量（给用户的最大地址空间）为2048KB，页面大小为2KB，试问：（1）内存物理地址应设多少位？（2）内存中有多少个物理块？（3）最大块号是多少？（4）虚存地址应设多少位？（5）地址空间最多可以有多少页？（6）页内的最大位移量
计算机操作系统实验 源码 模拟请求分页虚拟存储管理中的硬件地址变换过程
实验报告 模拟请求分页虚拟存储管理中的硬件地址变换过程 【实验目的】 1.通过实验加深对请求分页虚拟存储器管理中的地址变换加深理解。 2.熟练使用所学知识完成地址转换过程。 【实验原理】 1. 请求分页虚拟存储管理技术是把作业地址空间的全部信息存放在磁盘上。当作业被选中运行时,,先把作业的开始几页装入主存并启动运行。为此在为作业建立页表时,应说明哪些页已在主存,哪些页不在主存。页表的格式如表1-1所示,其中,”标志”表示对应页是否已经装入主存: “1”表示对应页已经装入主存; “0”表示对应页未装入主存; “主存快号”表示该页对应的主存快号; “修改位”指示该页调入主存后是否修改过的标志。 “外存地址”指示该页所在的外存地址。 自己设计一个主存分块表。 2. 作业业执行时,指令中的逻辑地址指出参加运算的操作数(或指令)地址中的页号和页内偏移量。硬件地址转换机构按页号查页表。 若该页的标志为1 ,则表示该页已在主存,从而找到该页对应的主存块号。 根据关系式: 绝对地址=块号*块的长度+页内偏移量 计算出欲访问的主存地址。由于页号为2的整次幂,所以只要将块号与页内偏移量相拼接,放入主存地址寄存器即可。按照该地址取指令或取操作数,完成指定的操作。 3. 设计一个”地址变换”程序,模拟硬件地址变化过程。当访问的页在主存时,则形成绝对地址后,不去模拟指令的执行,而是输出被转换的地址。当访问的页不在主存时,输出”该页不在主存,产生缺页中断”,以表示产生一次缺页中断。 4. 进行缺页中断处理。中断返回后,重新执行该指令。 假定主存的每块长度为64个字节,现有一个具有8页的作业,系统为其分配了4个主存块(即m=4),且最多分4块。其中第0页至第3页已经装入主存。该作业的页表如表10—2所示。 地址变换算法框图如图10—1所示。 运行设计的地址变换程序,显示或打印运行结果。。因为只是模拟地址变换,并不
第3章 存储管理(3)答案
第3章 内存管理(3) 一、单项选择题 1．虚拟存储技术是 。 A ．补充内存物理空问的技术 B ．补充相对地址空间的技术 C ．扩充外存空问的技术 D ．扩充输入输出缓冲区的技术 解：虚拟存储技术并没有实际扩充内、外存，而是采用相关技术相对的扩充主存。本题答案为B 。 2．以下不属于虚拟内存特征的是 。 A ．一次性 B ．多次性 C ．对换性 D ．离散性 解：多次性、对换性和离散性都是虚拟内存的特征。本题答案为A 。 3．虚拟内存的基础是 。 A ．局部性理论 B ．代码的顺序执行 C ．变量的连续访问 D ．指令局部性 解：虚拟内存的基础是局部性理论，包括程序执行的局部性和存储空间访问的局部性。 本题答案为A 。 4．实施虚拟存储器管理的依据是程序的 。 A ．局部性原 B ．动态性原理 C ．并发性原 D ．一致性原理 解：同上题说明。本题答案为A 。 5．实现虚拟内存最主要的技术是 。 A ．整体覆盖 B ．整体对换 C ．部分对换 D ．多道程序设计 解：虚拟存储器具有多次性、对换性和虚拟性，而内、外存数据交换(对换)是基础。 本题答案为C 。 6．虚拟存储器是 。 A ．可以容纳总和超过主存容量的多个作业同时运行的一个地址空间 B ．可提高计算机运算速度的设备 C ．容量扩大了的主存 D ．实际上不存在的存储器 解：虚拟存储器的最大容量是由计算机的地址结构确定的，可以运行大于实际内存大 小的作业。本题答案为A 。 7．若处理器有32位地址，则它的虚拟地址空间为 字节。 A ．2GB B ．4GB C ．100KB D ．640KB 解：虚拟存储器的最大容量是由计算机的地址结构确定的，其虚拟地址空间=32 2B=4GB 。本题答案为B 。 8．设主存容量为1MB ，外存容量为400MB ，计算机系统的地址寄存器有24位，那么虚存的最大容量是 。 A ．1M B B ．401MB C ．1MB+24 2 B D ．24 2 B 解：虚拟存储器的最大容量是由计算机的地址结构确定的，其虚拟地址空间=24 2B 。 本题答案为D 。
8存储器管理之请求分段存储管理方式
第十八讲存储器管理之请求分段存储管理方式1引言 概述：请求分段存储管理系统也与请求分页存储管理系统一样，为用户提供了一个比内存空间大得多的虚拟存储器。虚拟存储器的实际容量由运算机的地址结构肯定。 思想：在请求分段存储管理系统中，作业运行之前，只要求将当前需要的若干个分段装入内存，即可启动作业运行。在作业运行进程中，若是要访问的分段不在内存中，则通过调段功能将其调入，同时还能够通过置换功能将暂时不用的分段换出到外存，以便腾出内存空间。2请求分段中的硬件支持 请求分段需要的硬件支持有：段表机制、缺页中断机构、地址变换机构。 2.1 段名段长段的 基址 存取 方式 访问 字段 A 修改 位 M 存在 位P 增补 位 外存始 址 说明： 存取方式：存取属性（执行、只读、允许读/写） 访问字段A：记录该段被访问的频繁程度 修改位M：表示该段在进入内存后，是不是被修悔改。 存在位P：表示该段是不是在内存中。 增补位：表示在运行进程中，该段是不是做过动态增加。 外存地址：表示该段在外存中的起始地址。 2.2缺段中断机构 当被访问的段不在内存中时，将产生一缺段中断信号。其缺段中断的处置进程如图：2.3地址变换机构
3 分段的共享和保护 为了实现分段共享，设置一个数据结构——共享段表，和对共享段进行操作的进程。 3.1 共享段表 说明:所有的共享段都在共享段表中对应一个表项。其中： 共享进程计数器count ：记录有多少个进程需要共享该分段，设置一个整型变量count 。 存取控制字段：设定存取权限。 段号：对于一个共享段，不同的进程能够各用不同的段号去共享该段。 3.2 共享段的分派和回收 3.2.1 共享段的分派 大体进程：在为共享段分派内存时，对第一个请求利用该共享段的进程，由系统为该共享段分派一物理区，再把共享段调入该区，同时将该区的始址填入请求进程的段表的相应项中，还须在共享段表中增加一表项，填写有关数据，把count 置为1；以后，当又有其它进程需 段名段长内存始址状态外存始址 共享进程计数count 状态进程名进程号段号存取控制… … … … … …
存储器管理练习及参考答案
存储器管理练习及参考答案 一、单项选择题： 1、存储管理的目的是（ C ）。 A.方便用户 B.提高主存空间的利用率 C.方便用户和提高主存空间的利用率 D.增加主存实际容量 2、（ A ）存储管理不适合多道程序设计。 A.单一连续分区 B.固定分区存储管理 C.可变分区存储管理 D.页式存储管理 3、静态重定位是在作业的（B ）进行的，动态重定位是在作业的（ D ）进行的。 A.编译过程中 B.装入过程中 C.修改过程中 D.执行过程中 4、提高主存利用率主要是通过（ A ）实现的。 A.内存分配 B.内存保护 C.地址映射 D.内存扩充 5、多道程序环境中，使每道程序能在不受干扰的环境下运行，主要是通过（C ）功能实现的。 A.内存分配 B.地址映射 C.内存保护 D.内存扩充 6、最佳适应分配算法的空闲区是（B ）。 A.按大小递减顺序排序 B.按大小递增顺序排序 C.按地址由小到大排列 D.按地址由大到小排列 7、地址重定位的对象是（B ）。 A.源程序 B.目标程序 C.编译程序 D.汇编程序 8、采用可变分区存储管理方式管理主存时，使用移动技术可以（B ）。 A.加快作业执行速度 B.集中分散的空闲区 C.扩大主存容量 D.加快地址转换 9、如下存储管理方式中，（A ）一般采用静态重定位方式进行逻辑地址到物理地址的转换。 A.固定分区存储管理方式 B.段式存储管理方式 C.可变分区存储管理方式 D.页式存储管理方式 10、很好地解决了内存零头问题的存储管理方法是（ A ）。 A.页式存储管理 B.段式存储管理 C.多重分区管理 D.可变式分区管理 11、设基址寄存器的内容为1000，在采用动态重定位的系统中，当执行指令“Load A,2000”时，操作数的实际地址是（ C ）。 A.1000 B.2000 C.3000 D.4000 12、对主存的研究可归纳为：主存的分配与回收、地址重定位、存储空间的共享与保护、（ B ）。 A.地址映射 B.虚拟存储 C.分区管理 D.物理存储器的扩充 13、地址转换或叫重定位的工作是将（ C ） A.绝对地址转换为逻辑地址 B.逻辑地址转换为浮动地址 C.逻辑地址转换为绝对地址 D.绝对地址转换为浮动地址 14、段式存储管理中，用于记录作业每个分段在主存中的起始地址和长度的是（B ）。 A. 基址寄存器和限长寄存器 B.段表 C. 界限寄存器 D.上、下限寄存器
存储器管理-无答案
存储器管理 一、填空题 1．常用的内存管理方法有①、②、③、④、⑤。 2．作业的地址空间指的是①，地址空间中的地址称为②。内存地址的集合为③，它的地址称为④。 3．在存储器的管理中，常用的方式来摆脱主存容量的限制。 4．虚拟存储器的容量是由计算机系统的①和②确定的。 5．分区式分配可分为①和②。 6．固定分区，一般采用①重定位法；可变分区，一般采用②重定位法。 7．可变分区的主存分配算法有①、②和③。 8．实现虚拟存储技术，需要有一定的物质基础，其一是①，其二是②，其三是③ 9．对换技术也是一种在多道环境下用于的方法之一。 10．在分区式的管理中，各用户进程和作业所要求的内存容量要受到的限制，可以使用覆盖和交换技术来扩充内存。 11．在页式存储管理中，内存的物理地址空间被划分成大小相等的①，进程的虚拟地址空间被划分成相应的若干②。 12．页式管理中，页式虚地址与内存物理地址的映射是由①和②完成的。 13．在页式管理中，页表一般驻留在①的某个固定区域，取一个数据或指令至少要访问②次内存。 14．请求页式管理是一种①页式管理，它的②与静态页式管理相同，也是通过查找③来完成的，但是静态页式管理要求作业或进程在④全部装入⑤。 15．页式虚拟存储管理中，页表中“标志位”的作用是，一般系统的页表中还设置有“改变位”，其作用是判断某页是否在内存中被改变。 16．在请求页式管理中，当硬件地址变换机构发现所需的页不在①时，产生②中断信号，由③作出相应的处理。 17．置换（淘汰）算法是当系统发生缺页时，在内存中没有①时被调用的，它的目的是选出一个被②的页面。如果内存中有足够的③存放所调入的页，则不必使用④。 18．在页式管理中，“主存分配表”的作用是①，它是整个系统②。“主存分配表”可采用③方法。 19．在段式管理中，分配内存是以①为单位，每段分配一个②区。由于各段长度③，所以这些存储区的大小不一，而且同一进程的各段之间不要求④。 20．在段式管理中，每个段是一个有意义的①，所以段的②和③更有意义，同时也容易实现。 21．在段页式管理中，内存空间分配最小单位是①。内存可用区划分成若干个②，且每个段所拥有的程序和数据在内存中可以不相临。 22．重定位技术分为①重定位和②重定位，两者最显著的区别是 ③不同。 23．进程对主存的访问往往具有局部性，即①局部性和②局部性。 24．虚拟存储系统中每个作业的“最大地址空间”要受到①和②的限制。 二、单项选择题 1．采用可重入程序是通过使用的方法来改善响应时间的。 （A）减少用户数目（B）改变时间片长短 （C）加快对换速度（D）减少对换信息量 2．分页系统的页面是为所感知的，对是透明的。
操作系统-请求页式存储管理实验报告
操作系统-请求页式存储管理实验报告操作系统 实验三 存储管理实验 班级: 学号: 姓名: 目录 1. 实验目 的 ..................................................................... ........................................................................ (2) 2. 实验内 容 ..................................................................... ........................................................................ (2) (1) 通过随机数产生一个指令序列，共320条指 令 ..................................................................... ............ 2 (2) 将指令序列变换成为页地址 流 ..................................................................... ........................................ 2 (3) 计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中
率 ..................................................................... 2 3. 随机数产生办 法 ..................................................................... (3) 环境说 明 ..................................................................... ........................................................................ . (3) 4. 程序设计说 明 ..................................................................... . (3) 4.1. 全局变量...................................................................... (3) 4.2. 随机指令序列的产生...................................................................... . (4) 4.3. FIFO算法...................................................................... .. (4) 4.4. LRU算法...................................................................... . (4)
04-05存储器管理
04-05存储器管理 第四章存储器管理 一. 选择题 1. 把作业地址空间中使用的逻辑地址变成内存中的物理地址称为（）。 A.加载 B.重定位 C.物理化 D.逻辑化 2. 采用（）不会产生内部碎片。 A.分页式存储管理 B.分段式存储管理 C.固定分区式存储管理 D.段页式存储管理 3. 属于内存连续分配方式的是（）。 A.固定分区分配方式 B.分段存储管理方式 C.分页存储管理方式 D.段页式存储管理方式 4. 某系统采用基址、限长寄存器保护方法实现存储保护，在这种方法中判断是否越界的判别式为（）。 A.0≤被访问的物理地址＜限长寄存器的内容 B.0≤被访问的物理地址≤限长寄存器的内容 C.0≤被访问的逻辑地址＜限长寄存器的内容 D.0≤被访问的逻辑地址≤限长寄存器的内容 5. 最佳适应算法的空白区是（）。 A.按大小递增顺序排列的 B.按大小递减顺序排列的 C.按地址由小到大排列的
D.按地址有大到小排列的 6. 在下面的页面置换算法中，（）是实际上难以实现的。 A.先进先出置换算法 B.最近最久未使用置换算法 C.Clock 置换算法 D.最佳置换算法 7. 在页式存储管理中，每当CPU 形成一个有效地址(虚地址)时，要查页表，这一工作是由（）实现的，操作系统（）感知页表的存在。 A.硬件自动 B.操作系统 C.查表程序 D.存取控制程序 E.能够 F.不能够 8. 测得某个采用按需调页(Demand-Paging)策略的计算机系统部分状态数据为：CPU 利用率20%，用于对换空间的硬盘的利用率97.7%，其他设备的利用率5%，由此断定系统出现异常。此种情况下，（）能提高利用率。 A.安装一个更快的硬盘 B.通过扩大硬盘容量，增加对换空间 C.增加运行进程数 D.加内存条，增加物理空间容量 9. 具有虚拟存储功能的管理方法包括（）。 A.可变分区存储管理 B.页式存储管理 C.段式存储管理 D.段页式存储管理 10. 虚存的基础是（），其基本含义是（）。 A.局部性理论 B.代码的顺序执行
存储器管理练习
第四章存储器管理 一、名词解释 1.逻辑地址、物理地址、地址映射 2.静态链接、装入时动态链接、运行时动态链接 3.虚拟存储器、页面置换算法 、单项选择题 1.采用（）不会产生内部碎片。 A.分页存储管理 C.固定分区存储管理 2.虚拟存储器的最大容量（ A.为内外存容量之和 C.是任意的 B:分段存储管理 D.段页式存储管理 ）° B.由计算机的地址结构决定 D.由作业的地址空间决定
3.某虚拟存储器系统采用分页存储管理，使用LRU页面替换算法，考虑下面的页面 访问地址流（每次访问在一个时间单位内完成）： 1、8、1、7、8、 2、7、2、1、8、 3、8、2、1、3、1、7、1、3、7 假定内存容量为4个页面，开始时是空的，则缺页中断次数是（）。 A.4 B.5 C.6 D.7 4.设内存分配情况如下图所示。若要申请一块40K字节的内存空间，采用最佳适应 算法，则所得到的分区首址为（）。 A.100 B.190K C.330K D.410K 内存分配情况 5.最佳适应算法的空白区是（）。 A.按大小递减顺序连在一起 B.按大小递增顺序连在一起 C.按地址由小到大排列 D.按地址由大到小排列 6.在可变式分区存储管理中的拼接技术可以（）。 A.集中空闲区 B.增加内存容量 C.缩短访问周期 D.加速地址转换 7.在固定分区分配中，每个分区的大小是（）。 A.相同 B.随作业长度变化 C.可以不同但预先固定 D.可以不同但根据作业长度固定 8.分页式虚拟存储系统中，页面的大小与可能产生的缺页中断次数（）。 A.成正比 B.成反比 C.无关 D.成固定比例 9.实现虚拟存储器的目的是（）。 A.实现存储保护 B.实现程序浮动 C.扩充辅存容量 D.扩充内存容量 10.页式虚拟存储管理的主要特点是（）。 A.不要求将作业装入到内存的连续区域 B.不要求将作业同时全部装入到内存的连续区域 C.不要求进行缺页中断处理 D.不要求进行页面置换 11.采用分段存储管理的系统中，若地址用24位表示，其中8位表示段号，则允许每 段的最大长度是（）。 A.224 B.216 C.28 D.232 12.在某系统中采用基址、限长寄存器的方法来保护存储信息，判断是否超界的判别式为（）。