习题解答——第5章存储管理
操作系统第五讲存储管理习题课
操作系统第五讲存储管理习题课在操作系统的学习中，存储管理是一个非常重要的主题。
本文将针对操作系统存储管理的习题进行探讨和解答，以帮助读者更好地理解和掌握这一知识点。
1. 什么是操作系统的存储管理？操作系统的存储管理是指对计算机系统中的内存资源进行合理分配和管理的过程。
它包括内存的分配与回收、地址映射、内存保护和虚拟内存等方面的内容。
存储管理的主要目标是提高内存利用率、提高计算机系统的性能和可靠性。
2. 请简要描述页表的作用和实现原理。
页表是一种用来管理虚拟地址和物理地址之间映射关系的数据结构。
它的作用是将虚拟地址转换为物理地址，以实现对内存的访问。
页表实现的原理是通过将虚拟地址划分为页号和页内偏移两部分，然后通过查询页表中的对应关系，将页号转换为物理地址中的页框号，并将页内偏移与页框号组合得到最终的物理地址。
3. 请解释动态重定位和链接装载的概念。
动态重定位是指在程序执行时，根据实际可用的内存空间进行地址的重新定位。
它可以将程序和数据加载到任意的物理内存地址上，从而提高内存的利用率和系统的灵活性。
链接装载是一种将程序中的模块或函数与其对应的库函数进行关联的过程。
它可以将不同的代码块链接到一起，形成可执行的程序，并在程序执行时将库函数的地址与程序中的引用关联起来。
这样做可以减少程序的内存占用和提高程序的执行效率。
4. 请简要描述虚拟内存的原理和优势。
虚拟内存是指在操作系统的支持下，利用硬盘上的一部分空间作为虚拟内存空间，将部分程序和数据从内存中换出到硬盘上进行存储和管理。
虚拟内存的实现是通过将虚拟地址和物理地址之间的转换来完成的。
虚拟内存的主要优势包括：- 扩大内存容量：虚拟内存可以扩大计算机系统的内存容量，提供更大的地址空间。
- 简化程序设计：程序可以利用虚拟内存的机制，将大量的数据和代码分散存储在硬盘上，简化程序设计和内存管理的工作。
- 提高系统性能：虚拟内存可以将部分不常用的程序和数据换出到硬盘上，从而提高内存的利用率和系统的性能。
第五章 存储管理课外作业及答案
第五章存储管理课外作业及答案1.在一页式存储管理系统中，内存被划分为32块，页面大小为l024字节，某作业的页表如下图所示。
状态位：1试问：（1）逻辑地址应占多少位？（2）物理地址应占多少位？（3）将逻辑地址998D，6351Q，98DH转化为相应的物理地址。
解：（10分）（1）逻辑地址应占12位。
（2分）（2）物理地址应占15位。
（2分）（3）998D：物理地址=5*1024+998=6118D（17E6H）（2分）6351Q：因为页号p=3，该页面不在内存中，所以产生缺页中断（2分）98DH：物理地址为2D8DH（或11661D）（2分）2．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页已经装入主存，请回答下列问题：(1)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。
(2)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。
解：由于作业的页面大小为100个字，因而主存块的大小也为100个字。
现该作业可使用的主存空间共300个字，即共可使用三个主存块。
根据作业依次要访问的字地址，可以得到作业将依次访问的页如下：根据作业依次要访问的字地址序列可以知道作业应访问的页面顺序为：1、2、1、0、4、1、3、4、2、1。
（2分）现只有第0页在主存中，但尚有两块主存空间可供使用。
因而，作业在进行前两次访问时均会产生缺页中断，但不必淘汰已在主存中的页面。
目前主存中有第0、1、2三个页面。
(1)按FIFO页面调度算法将在后继的第五、七、十次访问时再产生三次缺页中断。
因而，共产生五次缺页中断，（2分）依次淘汰的页号为：0、1、2。
（2分）(2)按LRU页面调度算法将在后继的第五、七、九、十次访问时再产生四次缺页中断。
第五章 存储管理(2)答案
分段式存储管理
内存空间：动态地划分为若干不等长的物理段 – 物理地址=段首址+段内地址 进程空间：静态地划分为若干不等长的逻辑段 – 逻辑地址=段号+段内地址 段表/进程表/空闲表 段表首址寄存器/段表长度寄存器/快表 地址映射p70,图4-26
给定下面段表，已知下列逻辑地址[0，430] ，[3，400]，[1，10]，[2，500]，[4，42] ，[1，11]（第一个元素为段号，第二个元素 为段内地址），分别求其对应的物理地址
段号 0 1
段长 600 14
段首址 219 2300
2
3 4
100
580 96
90
1327 1954
段式存储管理
存储管理的目的及功能（2）
功能：
– 存储共享：节省内存空间，实现进程 通信 – 内存保护技术：防止地址越界，防止 操作越权 – 内存的扩充技术：使用虛存或自动复 盖技朮提供比实际内存更大的空间 – 地址映射
逻辑地址与物理地址
在具有地址变換机构的计算机中，允 许程序中编排的地址和信息实际存放在内 存中的地址有所不同。前者叫逻辑（相对） 地址，后者叫物理（绝对）地址。 地址映射：将程序所产生的逻辑地址转换为 存储空间的物理地址。
程序局部性原理
时间局部性 一条指令被执行了，则在不久的将来它可能再被 执行
空间局部性 若某一存储单元被使用，则在一定时间内，与该 存储单元相邻的单元可能被使用
虚拟页式存储管理
基本思想
在进程开始运行之前，不是装入全部页面，而是装入 几个或零个页面，之后根据进程运行的需要，动态 装入其它页面； 当内存空间已满，而又需要装入新的页面时，则根据 某种算法淘汰某个页面，以便装入新的页面
操作系统-第5章题
1.（d ）存储管理方式能够实现虚拟存储管理。
A．固定分区B．可变分区C．单连续D．段式2.采用（c ）的系统支持“程序移动”。
A．覆盖技术B．存储技术C．动态重定位D．静态重定位1．（√）在动态段式存储管理中，如果建立快表，则快表是段表的一部分。
2．（√）产生页面中断的主要原因是欲访问的页不在主存。
在页式存储管理中，逻辑地址是二维的。
在段式存储管理中，逻辑地址是线性的。
（错）．抖动：在动态页式存储管理中如何选择调出的页面是很重要的，如果采用了一个不合适的算法，就会出现这样的现象：刚被调出的页面又立即要用，因而又要把它重新装入，而装入不久又被选中调出，调出不久又被重新装入，如此反复，使调度非常频繁。
这种现象称为“抖动”。
1．(6分题)何谓“抖动”？引起抖动的原因主要有哪些？刚被调出的页面又立即要用，因而又要把它重新装入，而装入不久又被选中调出，调出不久又被重新装入，如此反复，使调度非常频繁。
这种现象称为“抖动”，或称为“颠簸”。
原因：没有考虑动态性。
1．Belady现象：Belady现象是在未给作业分配满足它所需要的主存块数时，出现当分配的块数增多时，缺页次数反而增多的现象。
2．简述段式管理方法的基本思想，并说明分配、回收、地址转换、内存扩充、共享和保护是如何的实现。
答：段式管理方法的基本思想是组成作业或进程逻辑段放在内存中的一块连续区域，不同逻辑段所在的区域可以不连续。
段式存储管理提供给用户编程时使用的逻辑地址由两部分组成：段号和段内地址。
段式存储管理中逻辑地址是二维的。
段式存储管理分为静态和动态两种，现以静态段式存储管理为例说明分配、回收、地址转换、内存扩充、共享和保护是如何的实现。
静态段式管理方法的分配是对作业或进程中的每个逻辑段在空闲区表中找到满足要求的内存空间进行分配，分配可采用最先适应、最坏适应、和最佳适用中的一种方法进行,并在分配表中记录，建立对应的段表。
回收方式是根据段表找到应回收的内存区域，在空闲表中进行记录（其中存在空闲区的合并问题），并修改内存分配表。
操作系统第二版第五章课后习题答案
第五章存储管理作业答案2、6、10、13、15、162、解释下列概念：物理地址、逻辑地址、逻辑地址空间、内存空间、重定位、静态重定位、动态重定位、碎片、紧缩、可重定位地址。
物理地址——内存中各存储单元的地址由统一的基地址顺序编址，这种地址称为物理地址。
逻辑地址——用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址，这种地址称为逻辑地址。
逻辑地址空间——由程序中逻辑地址组成的地址范围叫做逻辑地址空间。
内存空间——由内存中的一系列存储单元所限定的地址范围称作内存空间。
重定位——把逻辑地址转变为内存物理地址的过程叫做重定位。
静态重定位——在目标程序装入内存时所进行的重定位。
动态重定位——在程序执行期间，每次访问内存之前进行的重定位。
碎片——在分区法中，内存出现许多容量太小、无法被利用的小分区称作“碎片”。
紧缩——移动某些已分配区的内容，使所有作业的分区紧挨在一起，而把空闲区留在另一端，这种技术称为紧缩。
可重定位地址——当含有它的程序被重定位时，将随之被调整的一种地址。
6、什么是虚拟存储器？它有哪些基本特征？参考答案：虚拟存储器是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间，在这种计算机系统中实现了用户逻辑存储器与物理存储器分离，它是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。
虚拟存储器的基本特征是：虚拟扩充——不是物理上，而是逻辑上扩充了内存容量；部分装入——每个作业不是全部一次性地装入内存，而是只装入一部分；离散分配——不必占用连续的内存空间，而是“见缝插针”；多次对换——所需的全部程序和数据要分成多次调入内存。
10、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。
假定某时刻一个用户页表已调入内存的页面页号和物理块号如表5-1所示。
则逻辑地址0A5C(H)所对应的物理地址为。
表5-1 页表中页号和物理块号对照表参考答案：0A5C(H)换成二进制：页号为2，查表，对应物理块号为4，与页内地址拼接成物理地址：再转换为十六进制，即125C(H)13、已知段表如表5-2所示。
操作系统学习资料-第五章 存储管理习题
第五章存储管理一. 选择最合适的答案1．分页存储管理的存储保护是通过( )完成的.A.页表（页表寄存器）B.快表C.存储键D.索引动态重定2．把作业地址空间中使用的逻辑地址变成内存中物理地址称为（）。
A、加载B、重定位C、物理化D、逻辑化3．在可变分区存储管理中的紧凑技术可以（）。
A.集中空闲区B.增加主存容量C.缩短访问时间D.加速地址转换4．在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是( )。
A.减少程序占用的主存空间B.物理上扩充主存容量C.提高CPU效率D.代码在主存中共享5．存储管理方法中，( )中用户可采用覆盖技术。
A．单一连续区 B. 可变分区存储管理C．段式存储管理 D. 段页式存储管理6．把逻辑地址转换成物理地址称为（）。
A.地址分配B.地址映射C.地址保护D.地址越界7．在内存分配的“最佳适应法”中，空闲块是按（）。
A.始地址从小到大排序B.始地址从大到小排序C.块的大小从小到大排序D.块的大小从大到小排序8．下面最有可能使得高地址空间成为大的空闲区的分配算法是（）。
A.首次适应法B.最佳适应法C.最坏适应法D.循环首次适应法9．硬盘容量1G，内存容量为1024k，那么虚拟存储器最大实际容量可能是( ) 。
A.1024KB.1024MC.10GD.10G+1M10．用空白链记录内存空白块的主要缺点是（）。
A.链指针占用了大量的空间B.分配空间时可能需要一定的拉链时间C.不好实现“首次适应法”D.不好实现“最佳适应法”11．一般而言计算机中（）容量(个数)最多.A.ROMB.RAMC.CPUD.虚拟存储器12．分区管理和分页管理的主要区别是（）。
A.分区管理中的块比分页管理中的页要小B.分页管理有地址映射而分区管理没有C.分页管理有存储保护而分区管理没有D.分区管理要求一道程序存放在连续的空间内而分页管理没有这种要求。
13．静态重定位的时机是（）。
A.程序编译时B.程序链接时C.程序装入时D.程序运行时14．通常所说的“存储保护”的基本含义是（）A.防止存储器硬件受损B.防止程序在内存丢失C.防止程序间相互越界访问D.防止程序被人偷看15．能够装入内存任何位置的代码程序必须是( )。
第五章存储管理课外作业参考答案[精品文档]
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第五章存储管理课外作业及答案1.在一页式存储管理系统中，内存被划分为32块，页面大小为l024字节，某作业的页表如下图所示。
状态位：1表示在内存，0页号块号状态0 5 11 20 12 11 13 —0试问：（1）逻辑地址应占多少位？（2）物理地址应占多少位？（3）将逻辑地址998D，6351Q，98DH转化为相应的物理地址。
解：（1）逻辑地址应占12位。
（2）物理地址应占15位。
（3）998D：物理地址=5*1024+998=6118D（17E6H）6351Q：因为页号p=3，该页面不在内存中，所以产生缺页中断98DH：物理地址为2D8DH（或11661D）2．在一个采用请求分页存储管理的系统中，有一用户作业，它依次要访问的页序列是：2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2。
若分配给作业可使用的主存空间共3个物理块，请回答下列问题：(1)按OPT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。
(2)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。
(3)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。
(4)按CLOCK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。
解：(1)OPT：6次缺页中断，依次淘汰的页号：1，2，4(2)FIFO：9次缺页中断，依次淘汰的页号：2，3，1，5，2，4(3)LRU：7次缺页中断，依次淘汰的页号：3，1，2，4(4)CLOCK：8次缺页中断，依次淘汰的页号：2，3，1，5，43. 请求分页管理系统中，假设某进程的页表内容如表所示：页号页框号有效位（存在位）0 101H 11 -- 02 254H 1页面大小为4KB，一次内存的访问时间是100ns，一次快表（TLB）的访问时间是10ns，处理一次缺页的平均时间为108ns（已经包含更新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。
第五、六章存储器管理练习题
第五、六章存储器管理练习题(一)单项选择题1．存储管理的目的是( )A、方便用户 B．提高主存空间利用率 C．方便用户和提高主存利用率 D．增加主存实际容量2．动态重定位是在作业的( )中进行的。
A．编译过程 B．装入过程 C．修改过程 D．执行过程3．提高主存利用率主要是通过( )实现的。
A．内存分配 B．内存保护 c．地址转换 D．内存扩充4．可变分区管理方式按作业需求量分配主存分区，所以( )。
A.分区的长度是固定 B．分区的个数是确定的C．分区长度和个数都是确定的 D．分区的长度不是预先固定的，分区的个数是不确定的5．( )存储管理不适合多道程序系统。
A．一个分区 B．固定分区 C.可变分区 D．段页式6．可变分区管理方式下( )分配作业的主存空间。
A．根据一张主存分配表 B．根据一张已分配区表和一张空闲区表C．根据一张“位示图”构成的主存分配表 D．由系统自由7．可变分区常用的主存分配算法中不包括( )。
A．最先适应分配算法 B．顺序分配算法 C．最优适应分配算法 D．最坏适应分配算法8．在可变分区方式管理下收回主存空间时，若已判定“空闲区表第j栏始址＝归还的分区始址+长度”，则表示( )。
A．归还区有下邻空闲区 B．归还区有上邻空闲区C．归还区有上、下邻空闲区 D．归还区无相邻空闲区9．当可变分区方式管理内存空间去配时，要检查有无相邻的空闲区，若归还区始地址为S，长度为Ｌ，符合( )表示归还区有上邻空闲区。
A．第j栏始址＝Ｓ+Ｌ B．第j栏始址+长度＝ＳC．第j栏始址+长度＝Ｓ且第k栏始址＝S+L D．不满足A、B、Ｃ任一条件10．碎片现象的存在使( )。
A．主存空间利用率降低 B．主存空间利用率提高C．主存空间利用率得以改善 D．主存空间利用率不受影响11．最佳适应分配算法把空闲区( )。
A．按地址顺序从小到大登记在空闲区表中 B．按地址顺序从大到小登记在空闲区表个C．按长度以递增顺序登记在空闲区表中 D.按长度以递减顺序登记在空闲区表中12．分页存储管理时，每读写一个数据，要访问( )主存。
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第5章思考与练习题
7．在一个分区存储管理系统中，按地址排列的内存空闲分区的大小是：10KB、4KB、20KB、18KB、7KB、9KB、12KB和15KB。
对于以下的请求
a) 12KB
b) 10KB
c) 9KB
（1）如果采用首次适应法将分配到哪些空闲分区
（2）采用最佳适应法又如何
解答：
（1）首次适应法空闲链情况
10KB→4KB→20KB→18KB→7KB→9KB→12KB→15KB
（a）满足12K请求，分配20KB的空闲块，分配后的链表情况
10KB→4KB→8KB→18KB→7KB→9KB→12KB→15KB
（b）满足10K请求，分配10KB的空闲块，分配后的链表情况
4KB→8KB→18KB→7KB→9KB→12KB→15KB
（c）满足9K请求，分配18KB的空闲块，分配后的链表情况
4KB→8KB→9KB→7KB→9KB→12KB→15KB
（2）最佳适应法空闲链情况
4KB→7KB→9KB→10KB→12KB→15KB→18KB→20KB
（a）满足12K请求，分配12KB的空闲块，分配后的链表情况
4KB→7KB→9KB→10KB→15KB→18KB→20KB
（b）满足10K请求，分配10KB的空闲块，分配后的链表情况
4KB→7KB→9KB→15KB→18KB→20KB
（c）满足9K请求，分配9KB的空闲块，分配后的链表情况
4KB→7KB→15KB→18KB→20KB
首次适应法最佳适应法（a）12K20K12K
（b）10K10K10K
（c）9K18K9K
8．某虚拟存储器的用户地址空间有32个页面，每页大小为1KB。
内存的大小为16KB。
假设某用户的页表如下：
页号存储块号
05
110
24
37
试将虚拟地址0x0A5C和0x093C变换为物理地址。
解答：
页大小为1K，页内位移占10位。
虚拟地址0X0A5C：
0X0A5C0000
页号为2，查页表得到存储块号为4。
0000X125C
虚拟地址0X093C：
0X093C0000
页号为2，查页表得到存储块号为4。
0000X113C
9．某段式存储管理系统的段表如下图，请将逻辑地址[0，137]、[1，5000]、[2，3000]转换成物理地址。
段号段大小段起址
010KB30KB
18KB60KB
215KB90KB
解答：
（1）从逻辑地址[0，137]可知，段号为0，查段表，137<10KB，没有出界，段起址为30KB，物理地址：30KB+137=30*1024+137=30720+137=30857B
（2）从逻辑地址[1，5000]可知，段号为1，查段表，5000<8KB，没有出界，段起址为60KB，物理地址：60KB+5000=60*1024+5000=61440+5000=66440B
（2）从逻辑地址[2，3000]可知，段号为2，查段表，3000<15KB，没有出界，段起址为90KB，物理地址：90KB+3000=90*1024+3000=92160+3000=95160B
*10．假设页的大小为4KB，一个页表项占4B。
如果要映射一个64位的地址空间，并且要求每个页表只占用一页，则需要几级页表。
答：需要6级页表，格式如下：
解：页大小为4KB，则页内位移占12位。
每个页表项占4B，要求每个页表只占一页，4KB/4B=1K
每个页表的页表项为1024项，需要10个二进制位。
地址空间64位，剩余64-12=52位，须分为6级。
*11. 考虑一个页式系统的逻辑地址空间是由32个2KB的页组成的，它映射到一个
1MB的物理存储空间。
（1）该系统逻辑地址的格式是什么
（2）页表的长度和宽度是多少
（3）如果物理存储空间减少了一半，它对页表有何影响
解答：（1）逻辑地址格式为
15 11 10 0
（2）由于有32个页，则页表长度32项；
物理空间大小1MB，存储块数为1MB/2KB=512=29，即块号用9位表示，即页表的宽度为9位。
（3）物理存储空间减少了一半，即512KB，则存储块数为512KB/2KB=256=28即块号用8位表示，即页表的宽度为8位。
页表长度不受影响（不变）。
*12．假设一个任务被划分成4个大小相等的段，并且系统中为每个段建立了一个有8项的段表。
该系统分段与分页相结合。
假设页的大小为2KB。
（1）每段的最大尺寸是多少
（2）该任务的逻辑地址空间最大是多少
（3）假设该任务访问到物理单元0x00021ABC中的一个元素，那么为它产生的逻辑地址的格式是什么该系统的物理地址空间最大为多少
解答：
（1）段大最大尺寸：8*2KB=16KB
（2）任务的逻辑地址空间最大=16K*4=64KB
（3）逻辑地址格式
物理单元0x00021ABC中地址为32位（二进制）
物理地址空间最大为232=4GB。