分段存储管理方式
操作系统实验题
1、在操作系统中，进程与线程的主要区别是什么？A. 进程是资源分配的基本单位，线程是处理器调度的基本单位B. 进程和线程都是资源分配和处理器调度的基本单位C. 线程是资源分配的基本单位，进程是处理器调度的基本单位D. 进程和线程都不涉及资源分配问题（答案：A）2、以下哪种调度算法可能会导致饥饿问题？A. 先来先服务（FCFS）B. 短作业优先（SJF）C. 时间片轮转（Round Robin）D. 优先级调度（非抢占式）（答案：B）3、在操作系统的存储管理中，分段存储管理方式的主要目的是？A. 提高内存利用率B. 实现内存保护C. 方便用户编程D. 提高程序运行速度（答案：C）4、关于死锁，以下哪个说法是正确的？A. 死锁是指多个进程因竞争资源而无限期等待的现象B. 死锁只可能发生在多道批处理系统中C. 死锁发生时，系统中一定存在多个进程同时处于就绪状态D. 预防死锁的方法之一是破坏“请求和保持”条件，即要求进程一次性申请所有所需资源（答案：A，注：同时D也是预防死锁的一种方法，但题目要求选择正确说法，A更直接描述了死锁的定义）5、在操作系统的文件系统中，目录结构的主要作用是？A. 实现文件的按名存取B. 提高文件存储的效率C. 增强文件系统的安全性D. 便于用户对文件进行备份（答案：A）6、下列哪一项不是虚拟内存技术的优点？A. 扩大内存容量B. 提高内存利用率C. 简化内存管理D. 加快程序运行速度（在某些情况下可能因换页开销而减慢）（答案：D）7、在操作系统的设备管理中，缓冲区的设置主要是为了？A. 提高设备利用率B. 缓和CPU与I/O设备之间速度不匹配的矛盾C. 实现设备的即插即用D. 减少I/O操作的次数（答案：B）8、关于操作系统的中断机制，以下哪个说法是错误的？A. 中断是由硬件或软件发出的，用于请求CPU处理的事件B. 中断处理过程中，CPU会暂停当前程序的执行，转而执行中断处理程序C. 中断向量表是存储中断处理程序入口地址的表D. 在所有情况下，中断处理程序的执行优先级都高于当前正在运行的程序（答案：D，注：中断处理程序的优先级通常较高，但并非在所有情况下都绝对高于所有正在运行的程序，特别是在某些实时系统中可能有更复杂的优先级策略）。
关于分段存储管理方式的描述,正确的是
关于分段存储管理方式的描述,正确的是关于分段存储管理方式的描述,正确的是()。
A．适合于不经常修改数据的小型企业，但在大型企业中并不适用B．适合于经常修改数据的小型企业C．适合于要求有较高数据安全性的小型企业D．适合于要求有较高数据安全性的大型企业【答案】B【解析】分段存储管理方式又称作段式存储方式，它是指把用户使用的数据按照一定规则分割成若干个较小的子集，这些子集就构成一个段，段中存放最近的一些用户数据，当一个用户数据块被读出后，只能被该段中的下一个用户数据块所修改。
这种存储管理方式的特点是数据的独立性和原子性得到保证，即在一次系统请求操作中，无论在程序、数据还是操作上都不允许对原来的数据进行任何修改，但用户可以通过数据的重组来增加数据的共享程度。
也就是说用户通过对共享数据块进行有选择的修改，实现共享。
而不需要像共享存储那样事先约定好相互之间不能修改的数据块，这样的话，对数据的共享度要求就降低了。
所以， B选项比较符合题意。
由此可知，本题选B。
根据所学知识，选择题，实验题类型考查的都是比较基础的知识，主要涉及数据结构、算法、操作系统等课程的基本内容，有难度但不会超纲。
多看看书，你会发现他们离我们很近很近，只要留心，你一定会找到问题的答案。
如果你实在记不住的话，可以采取“拿来主义”，直接从老师的讲课中获取解决问题的办法。
但是切记不要完全依赖，因为自己的思维能力远没有达到那种水平。
因此，记忆的时候可以做一个笔记，记下老师在讲台上提到的重点，只有你真正掌握了，才能够运用自如。
应试教育注重的是学习效率，而非单纯的死记硬背。
学会科学的记忆，再加上高效的学习方法，就能够轻松地将知识装入你的大脑。
数据结构是计算机各类专业必修的一门基础课程。
它所研究的主要内容包括：线性表、栈和队列、串、数组、树与二叉树、图、查找与排序等。
数据结构的重点是逻辑结构，其中涉及的运算，运算的顺序和执行的次序，有些则属于代数的范畴。
操作系统-分段存储管理方式
第一章 操作系统引论
3. 地址变换机构 为了实现进程从逻辑地址到物理地址的变换功能，在系 统中设置了段表寄存器，用于存放段表始址和段表长度TL。 在进行地址变换时，系统将逻辑地址中的段号与段表长度TL 进行比较。若S>TL，表示段号太大，是访问越界，于是产 生越界中断信号。若未越界，则根据段表的始址和该段的段 号，计算出该段对应段表项的位置，从中读出该段在内存的 起始地址。然后，再检查段内地址d是否超过该段的段长SL。 若超过，即d>SL，同样发出越界中断信号。若未越界，则将 该段的基址d与段内地址相加，即可得到要访问的内存物理 地址。图4-20示出了分段系统的地址变换过程。
2. 段表 在前面所介绍的动态分区分配方式中，系统为整个进程 分配一个连续的内存空间。而在分段式存储管理系统中，则 是为每个分段分配一个连续的分区。进程中的各个段，可以 离散地装入内存中不同的分区中。为保证程序能正常运行， 就必须能从物理内存中找出每个逻辑段所对应的位置。
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第一章 操作系统引论
图4-19 利用段表实现地址映射
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第一章 操作系统引论
图4-22 分段系统中共享 editor的示意图
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第一章 操作系统引论
4.6.4 段页式存储管理方式 1. 基本原理 段页式系统的基本原理是分段和分页原理的结合，即先
将用户程序分成若干个段，再把每个段分成若干个页，并为 每一个段赋予一个段名。图4-23(a)示出了一个作业地址空间 的结构。该作业有三个段：主程序段、子程序段和数据段； 页面大小为 4 KB。在段页式系统中，其地址结构由段号、 段内页号及页内地址三部分所组成，如图4-23(b)所示。
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第一章 操作系统引论
图4-23 作业地址空间和地址结构
页式、段式、段页式存储优缺点总结
页式、段式、段页式存储优缺点总结内存管理⽅式主要分为：页式管理、段式管理和段页式管理。
页式管理的基本原理是将各进程的虚拟空间划分为若⼲个长度相等的页。
把内存空间按页的⼤⼩划分为⽚或者页⾯，然后把页式虚拟地址与内存地址建⽴⼀⼀对应的页表，并⽤相应的硬件地址转换机构来解决离散地址变换问题。
页式管理采⽤请求调页和预调页技术来实现内外存存储器的统⼀管理。
优点：没有外碎⽚，每个内碎⽚不超过页的⼤⼩。
缺点：程序全部装⼊内存，要求有相应的硬件⽀持，如地址变换机构缺页中断的产⽣和选择淘汰页⾯等都要求有相应的硬件⽀持。
增加了机器成本和系统开销。
段式管理的基本思想是把程序按内容或过程函数关系分成段，每段有⾃⼰的名字。
⼀个⽤户作业或者进程所包含的段对应⼀个⼆维线性虚拟空间，也就是⼀个⼆维虚拟存储器。
段式管理程序以段为单位分配内存，然后通过地址映射机构把段式虚拟地址转换为实际内存物理地址。
优点：可以分别编写和编译，可以针对不同类型的段采取不同的保护，可以按段为单位来进⾏共享，包括通过动态链接进⾏代码共享。
缺点：会产⽣碎⽚。
段页式管理，系统必须为每个作业或者进程建⽴⼀张段表以管理内存分配与释放、缺段处理等。
另外由于⼀个段⼜被划分为若⼲个页，每个段必须建⽴⼀张页表以把段中的虚页变换为内存中的实际页⾯。
显然与页式管理时相同，页表也要有相应的实现缺页中断处理和页⾯保护等功能的表项。
段页式管理是段式管理和页式管理相结合⽽成，具有两者的优点。
由于管理软件的增加，复杂性和开销也增加。
另外需要的硬件以及占⽤的内存也有所增加，使得执⾏速度下降。
————————————————————————————————————————————————⾸先看⼀下“基本的存储分配⽅式”种类：1. 离散分配⽅式的出现 由于连续分配⽅式会形成许多内存碎⽚，虽可通过“紧凑”功能将碎⽚合并，但会付出很⼤开销。
于是出现离散分配⽅式：将⼀个进程直接分散地装⼊到许多不相邻的内存分区中。
计算机操作系统第四章-存储器管理
第四章存储器管理第0节存储管理概述一、存储器的层次结构1、在现代计算机系统中，存储器是信息处理的来源与归宿，占据重要位置。
但是，在现有技术条件下，任何一种存储装置，都无法从速度、容量、是否需要电源维持等多方面，同时满足用户的需求。
实际上它们组成了一个速度由快到慢，容量由小到大的存储装置层次。
2、各种存储器•寄存器、高速缓存Cache：少量的、非常快速、昂贵、需要电源维持、CPU可直接访问；•内存RAM：若干(千)兆字节、中等速度、中等价格、需要电源维持、CPU可直接访问；•磁盘高速缓存：存在于主存中；•磁盘：数千兆或数万兆字节、低速、价廉、不需要电源维持、CPU 不可直接访问；由操作系统协调这些存储器的使用。
二、存储管理的目的1、尽可能地方便用户；提高主存储器的使用效率，使主存储器在成本、速度和规模之间获得较好的权衡。
(注意cpu和主存储器，这两类资源管理的区别)2、存储管理的主要功能：•地址重定位•主存空间的分配与回收•主存空间的保护和共享•主存空间的扩充三、逻辑地址与物理地址1、逻辑地址(相对地址，虚地址)：用户源程序经过编译/汇编、链接后，程序内每条指令、每个数据等信息，都会生成自己的地址。
●一个用户程序的所有逻辑地址组成这个程序的逻辑地址空间(也称地址空间)。
这个空间是以0为基址、线性或多维编址的。
2、物理地址(绝对地址，实地址)：是一个实际内存单元(字节)的地址。
●计算机内所有内存单元的物理地址组成系统的物理地址空间，它是从0开始的、是一维的；●将用户程序被装进内存，一个程序所占有的所有内存单元的物理地址组成该程序的物理地址空间(也称存储空间)。
四、地址映射(变换、重定位)当程序被装进内存时，通常每个信息的逻辑地址和它的物理地址是不一致的，需要把逻辑地址转换为对应的物理地址----地址映射；地址映射分静态和动态两种方式。
1、静态地址重定位是程序装入时集中一次进行的地址变换计算。
物理地址= 重定位的首地址+ 逻辑地址•优点：简单，不需要硬件支持；•缺点：一个作业必须占据连续的存储空间；装入内存的作业一般不再移动；不能实现虚拟存储。
段页式存储管理方式的基本原理
段页式存储管理方式的基本原理嘿，今天咱们聊聊段页式存储管理。
这可不是个枯燥的课题，反而挺有趣的。
想象一下，咱们的电脑就像一间大仓库，里面存满了各种各样的东西，有书、衣服、甚至是那年过年的压岁钱。
可是，仓库如果没规划，那可真是乱得像个鸡窝。
段页式存储管理就像是个聪明的管理员，专门负责把这些东西整整齐齐地放好。
段页式存储管理把数据分成了小块，听起来是不是很简单？其实这背后有一套复杂的机制。
就像把一个大蛋糕切成一块块小蛋糕，大家都能更容易地拿到自己想要的那一块。
每一块蛋糕就是一个“段”，而段又可以再细分为更小的“页”。
这样一来，无论你需要什么，管理员都能迅速找到并给你送上。
说到这里，有点像咱们的书架，大家在找书的时候，总不想翻一整晚的书。
段页式存储就像有个小助手，帮你把书按类别归类。
你只要说出书名，它就能迅速找到那本书，并且把它从架子上拿下来，连带上封面都给你展示一下，省得你自己去翻找。
这套管理方式还有个厉害的地方，叫做“虚拟存储”。
你想啊，有时候我们的手机存储满了，明明不想删掉的照片却不得不放弃。
段页式存储就不一样了。
它能够把不常用的数据暂时放到“虚拟存储”里，这样你就有了更多的空间来存放新数据。
就像是把冬天的厚衣服收进衣柜里，把夏天的轻薄衣服拿出来，随时都能换季，简直太方便了。
不过，这种方式也不是万能的，毕竟天上没有掉下来的馅饼。
分段和分页会造成一些“碎片”，就像吃了一块蛋糕后，剩下的小块总是难以组合成一整块。
这时候，存储的效率就可能下降。
有点像你家里做饭，锅里总是留着一点点饭，根本吃不饱，还得再煮一锅，麻烦得很。
咱们再来说说段页式存储管理的工作原理。
其实就是通过一个“段表”和一个“页表”来管理数据。
段表就像你的日程表，上面写着每一段的起始地址和长度。
页表就像一个电话号码簿，记载着每个段里各个页的具体位置。
无论你想找哪个段或者哪个页，打开这两个表就能一目了然，真的是高效又省心。
在实际操作中，操作系统会定期清理这些碎片。
第4章4-5节基本分页、分段存储管理方式
重点：基本分页、分段系统的实现原理和地址变换过程。 难点：基本分页、分段系统的地址变换过程。
4.4 基本分页存储管理方式
4.4.1 页面与页表
1. 页面
1) 页面和物理块
分页存储管理，是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个 大小相等的片，称为页面或页，并为各页加以编号，从0开始， 如第0页、第1页等。相应地，也把内存空间分成与页面相同大 小的若干个存储块，称为(物理)块或页框(frame)， 也同样为 它们加以编号，如0＃块、1＃块等等。
26
38
38
44 99 55
图 4-1 页表的作用
内存
内存
0 10 21 32
3
44 55 66 77
88
99
1100
3. 地址结构
对某特定机器，其地址结构是一定的。以32位地址为例， 分页地址中的地址结构如下所示：
31
12 11
0
页号P
位移量W
若给定一个逻辑地址空间中的地址为A，页面的大小为 L，则页号P和页内地址d可按下式求得：
（3）如果物理空间减少一半，则页表中 页表项数仍不变，但每项的长度可减 少1位。
2、对于如下所示的段表，请将逻辑地址： （0,137），（1，4000），（2，3600）， （5，230）转换成物理地址。
段表
段号 0 1 2 3 4
内存始址 50K 60K 70K 120K 150K
段长 10K 3K 5K 8K 4K
4.5.2 分段系统的基本原理
1. 分段 分段地址中的地址具有如下结构：
段号
段内地址
31
16 15
基本分段存储管理方式
基本分段存储管理方式基本分段存储管理方式是计算机操作系统用来管理内存的一种方法。
通常将内存分成固定大小的若干段，每个段都有一个起始地址和一个长度，随着程序的运行，可以动态地将不同大小的进程加载到这些段中，从而优化内存使用，提高系统性能。
基本分段存储管理方式的实现过程大致分为三个步骤：操作系统将物理内存划分成若干固定大小的段，这些段称为物理段或实际段。
接着，操作系统为每个进程分配虚拟地址空间，并用一组相同的大小将其划分为若干虚拟段。
每个虚拟段的起始地址和长度都与实际段相对应，但它们不一定在物理空间上是连续的。
操作系统将进程的虚拟地址映射到实际的物理地址，以便进程能够访问内存。
基本分段存储管理方式有以下几个优点：1. 灵活性：基本分段存储管理方式可以用相对较少的内存空间来持久存储多个进程，这增加了系统的灵活性，使得操作系统能够同时运行多个进程，而不会导致内存溢出。
2. 内存利用率：基本分段存储管理方式允许操作系统根据每个进程的需求动态分配内存，从而提高内存利用率。
如果一个进程只需要几百KB的内存，而系统中的物理内存大大小于这个需求，那么只需要分配给它一个相应的虚拟段就可以了，这样就避免了浪费内存的情况。
3. 保护：基本分段存储管理方式可以通过在每个虚拟段中设置访问权限进行内存保护。
只允许进程访问它被授权访问的虚拟地址范围，而禁止它访问其他虚拟地址空间，从而增强系统的安全性。
基本分段存储管理方式也有以下几个缺点：1. 内部碎片：由于每个分段的大小是固定的，使得当进程只需要使用部分段时，其中未使用的部分会变成内部碎片。
这会浪费一些内存，降低内存利用率。
2. 外部碎片：当系统中有大量的小进程时，这些小进程可能会被分配到不同的分段中。
当一些分段中的进程被撤销时，这些空闲的小空间难以合并在一起，从而导致外部碎片的产生。
3. 上下文切换：由于每个进程的虚拟空间不一定是连续的，因此在进程切换时需要进行频繁的虚拟地址到物理地址的映射操作，这会增加系统的开销。
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每个用户的页表映射到编辑器的同一物理拷贝，而数据页 映射到不同的块。
7
进程1
ed1 ed2 …
ed40 data1
…
data10
进程2
ed1 ed2 …
ed40 data1
…
data10
页表
21 22 …
60 61 …
70
页表
21 22 …
60 71 …
80
分页系统中共享editor
主存
…
ed1 ed2 …
ed40 data1
…
data10 data1
…
data10
0
21 22
60 61
70 71
80
8
分段系统中共享editor
进程1 editor data1
段表 段长 基址 160 80 40 240
进程2 editor data2
段长 基址 160 80 40 380
15k 0 （S)=3
10k
段号 段长 基址 0 30k 40k 1 20k 80k 2 15k 120k 3 10k 150k 段表
利用段表实现地址映射
内存空间
(MAIN)=0 (X)=1 (D)=2 (S)=3
4
地址变换机构
段表寄存器 段表始址 段表长度
越界中断 >
逻辑地址
段号（2)
100
＋
段号 0 1
登记每个段的页表 在内存的地址
13
段页式存储管理
2.地址转换过程:
段表寄存器
段表始址
段表大小
+
段表 0 1 2 3 4
段超长 >
逻辑地址 段号s 页号p 页内地址
0 1 2 +3 4
页表 b
物理地址
块号b
块内地址Βιβλιοθήκη 页表长度 页表始址段页式系统中，访问一次数据,需访问三次内存(段表,页表,数据本身)
14
本讲完毕
逻辑地址结构：
段号 段内地址
内存划分： 内存空间被动态的划分为若干个长度不相同的区域， 称为物理段，每个物理段由起始地址和长度确定。
内存分配： 以段为单位分配内存，每一个段在内存中占据连续空 间，各段之间可以不连续存放。
3
段表
作业空间 0（MAIN)=0
30k 0 （X)=1
20k 0 （D)=2
一维
段是信息的逻辑 单位
满足用户需要
段的长度不固定,
由用户编程决定, 由编译程序按信 息性质划分
二维
6
信息共享
分页系统和分段系统都可以支持信息共享.
设想一下这样的系统，有40个用户，每个用户都执行一个
文本编辑器。如果文本编辑器有160KB代码段和40KB数 据段，需要8000KB来支持40个用户。
2 3
段长 基址 1k 6k 600 4k 500 8k 200 9200
段表
＋ 8292
分段系统地址变换机构
物理地址
如同分页系统, 访问一次数据,也需要访问两次内存,也可以通过增设联想寄存
器来提高速度.
5
分页与分段的区别
分页
分段
信息单位 与作用
大小(长度) 与决定因素
作业地址空间
页是信息的物理 单位 提高内存利用率 页面大小固定, 由 机器决定
4.6 分段存储管理
面向机器
分页主要是为了提高系统资源利用率
分段主要是为了满足用户(程序员) 的需求：
方便编程
信息共享 信息保护
面向人类
动态增长
动态链接
1
分段系统的基本原理
分段的概念 段表 地址变换机构
2
分段
将程序按逻辑关系划分为若干个程序段，每个程序段都 有一个段名，且有一个段号。段号从0开始，每一段段内 也从0开始编址，段内地址是连续的。
主存
80
editor
240
data1 …
380
data2
9
可重入代码
可重入代码(纯代码)是一种允许多个进程同时 访问的代码.
执行中不允许任何进程对它进行修改 通常由指令和常数组成
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4.6 分段存储管理
例题：在一分段存储系统中，其段表如下：
段号
0 1 2 3 4
内存起始地址
210 2350 100 1350 1938
段长
500 20 90 590 95
试求下列逻辑地址对应的物理地址是什么？ （1）[0,430]；（2）[1,10]；（3）[2,500]； （4）[3,400]；（5）[4,112]；（6）[5,32]
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段页式存储管理
1.基本思想: 1 作业地址空间进行段式管理。（——面向用户） 2 每段内再分成若干大小固定的页，每段都从零开始为 自
己的各页依次编写连续的页号。 3 对内存空间的管理仍然和分页存储管理一样，将其分
成若干个和页面大小相同的物理块。（——面向机器） 4 作业的逻辑地址包括3个部分：段号、页号和页内位移。 5 为实现地址变换，段页式系统设立了段表和页表。
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段页式存储管理
每个段有一个页表, 其中登记 该段的每页在内存的映像