第四章 存储器管理 操作系统
计算机操作系统(第三版)汤小丹第4章
注意：1)“本章要点”部分，用红字标注的不是期末考试出题范围。
2)“习题部分”用蓝字标注的是重点习题，期末考试50%的题目是这些习题的原题。
红字标注的习题期末考试不考，仅供考研的同学参考。
3）大部分习题答案只给出要点，同学们可以自行适当补充，但一定要简明扼要。
4）如“本章要点”部分用红字标注的非考试内容，在“习题”部分有相关的重点习题，则对该部分内容只需做该习题即可。
------------------------------------------------------------第四章存储器管理要点4.1 存储器的层次结构理解P116图4-1的存储器层次结构，知道这种结构从经济上考虑，具有好的性能/价格比。
了解P117-118高速缓存CACHE和磁盘缓存，知道它们使用的淘汰算法与虚拟内存的页面置换算法是基本相同的。
4.2 程序的装入和链接这一小节的内容是一些重要的专业常识。
应了解本小节介绍的各种装入和链接方法，要求结合Windows操作系统及C 语言的实际去理解上述装入和链接方法（联系实际部分可上网查询）。
4.3 连续分配方式通用操作系统大都不用连续分配方式，有些嵌入式OS可能使用这种分配方式。
这一小节只需阅读P121-124即可。
4.4 基本分页存储管理方式这是本章最重要的一小节，要求全读。
重点理解页面、物理块、页表、页表的访存、物理地址、逻辑地址、快表（TLB）等概念及相互关系。
4.5 基本分段存储管理方式阅读4.5.1，知道为什么要分段。
阅读4.5.2 知道分段的原理。
考研的同学要知道段表、地址变换，知道分段和分页的主要区别。
阅读4.5.3 知道分段有利于信息共享，知道“纯代码”的概念。
阅读4.5.4 知道什么是段页式存储。
需要补充说明的是：教材说过，分段方便编程，主要是指方便汇编语言程序员，和设计高级语言编译器的程序员。
对使用高级语言进行应用编程的程序员来说，段是透明的，一般不能用高级语言代码去操作段。
操作系统-第4章复习题答案
操作系统-第4章复习题答案操作系统第四章复习题⼀、选择题1、在可变式分区分配⽅案中，某⼀作业完成后系统收回其主存空间，并与相邻空闲区合并，为此修改空闲区表，造成空闲区数减⼀的情况是（ D ）。
A ⽆上邻空闲区，也⽆下邻空闲区B 有上邻空闲区，但⽆下邻空闲区C 有下邻空闲区，但⽆上邻空闲区D 有上邻空闲区，也有下邻空闲区2、分区式存储器管理⽅式，每个程序（B）。
A ⼀定在分区中连续，部分存放B ⼀定在分区中连续，整体存放C 可以在分区中不连续，整体存放D 可以在分区中连续，部分存放3、下列选项中对分段存储管理叙述正确的是（B）A 分段存储管理中每个段必须是⼤⼩相等的。
B 每⼀段必须是连续的存储区C 每⼀段不必是连续的存储区D 段间的存储区必须是连续的4、下列对重定位的叙述中，正确的选项是（B）。
A 经过静态重定位后，指令代码并不发⽣变化。
B 经过静态重定位后，数据地址和指令地址发⽣了变化C 经过动态重定位后，指令代码中的操作码和操作数地址都要发⽣变化。
D经过动态重定位后，数据地址发⽣了变化⽽指令地址没有发⽣变化。
5、虚拟存储器功能的管理⽅法包括（C）。
A 可变分区存储管理B 基本分页存储管理C 请求分段存储管理D 段页式存储管理6、虚拟存储器的最⼤容量（C）。
A 由作业的地址空间决定B 是任意的C 由计算机的地址结构决定的D 为内、外容量之和7、操作系统为（ C ）分配内存空间。
Ａ线程Ｂ⾼速缓冲存储器（Cache）C 进程 D 块表8、下⾯的页⾯置换算法中会产⽣所谓Belady异常现象的是（B）。
A 最佳页⾯置换算法（OPT）B 先进先出页⾯置换算法(FIFO)C 最近最久未使⽤页⾯置换算法(LRU)D 最少使⽤页⾯置换算法（LFU）9、采⽤（ B ）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10、最佳适应算法的空闲区是（B）。
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11、在可变式分区存储管理中的拼接技术可以（A）。
操作系统课后习题答案
第二章进程管理
一、填空题
1~6CBABBB7①A②C③B④D8①D②B9 ~10CA
11~15CBBDB16~18DDC20~21BB22①B②D③F25B
特别注意的是：传统操作系统中的进程概念与现代操作系统中的进程概念不同-简单说，传统操作系统中进程具有分配资源、 调度运行两大功能，而现代操作系 统中进程只作为分配资源单位，线程才作为调度运行单位。
基本思想：在计算机的内存中同时存放多道相互独立的程序， 当某道程序因 某种原因不能继续运行下去时候，管理程序就将另一道程序投入运行，这样使几 道程序在系统内并行工作，可使中央处理机及外设尽量处于忙碌状态， 从而大大 提高计算机使用效率。
特征：多道性；无序性；调度性
在批处理系统中采用多道程序设计技术形成多道批处理系统，多个作业成批送入
第一章操作系统引论
一、填空题
1~5BCABA6~8BCB
、填空题 处理机管理 计算机硬件 分时系统 单道批处理系统
、简答题1.什么叫多道程序试述多道程序设计技术的基本思想及特征。为什么对作业 进行多道批处理可以提高系统效率？
多道程序设计技术是指在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它
们在管理程序控制下，相互穿插运行。
并发性：并发性是进程的重要特征，引入进程的目的也正是为了使其进程实 体能和其他进程实体并发执行，而程序是不能并发执行的。
独立性：进程的独立性表现在进程实体是一个能独立运行、独立分配资源
和独立接受调度的基本单位。而程序不能做为一个独立的单位参与运行。
3.何谓进程，进程由哪些部分组成？
第4章4-5节基本分页、分段存储管理方式
页号
计算公式：物理地址 块号 页面大小+块内地址 块号*页面大小 计算公式：物理地址=块号 页面大小 块内地址
0 1
块 号 2 4 6 7
逻辑地址3500：
页号：3500/1024=3 对应物理块号：7 页内地址：428
2 3
故物理地址为: 7*1024+428=7596
逻辑地址4500：
页号：4500/1024=4
第四章 存 储 器 管 理
问题：
在分页系统中，内存的利用率是不是就 可以达到100%了？ 由于进程的最后一页经常装不满一块 而形成了不可利用的碎片，称之为“页内 页内 碎片”。 碎片
第四章 存 储 器 管 理
2) 页面大小 在分页系统中的页面其大小应适中： 页面 太小 太大 页面数 分配时间 多 少 长 短 内存碎片 减小 变大 内存利 用率 高 低
n
1742 外部页表
1023 0 1 2 第n页页表 1468
图 4-4 两级页表结构 1023
… … … 内存空间
114 1151468第四章 存 Nhomakorabea 器 管 理
（2）地址变换机构
外部页号 P1 外部页内地址 页内地址 P2 d
逻辑地址
外部页表寄存器
＋
… 外部页表
＋
… 页表
b d 物理地址
图 4-5 具有两级页表的地址变换机构
第四章 存 储 器 管 理
4.4.2 地址变换机构
假设页面大小为1K 假设页面大小为
1. 基本的地址变换机构
越界中断 逻辑地址 3100 页表寄存器
页表始址 页表长度
≥
页号 3
页内地址 28
块号 页号 0 1 2 3 … 页表 物理地址 9244 1 3 4 9
计算机基础第4章操作系统和文件管理
用来保存文件及文件夹。有：
二、 文件分类 系统文件 按性质分 按用途分： 库文件 用户文件
光盘驱动器
普通文件 目录与文件夹 设备文件
计算机基础
第二节 文件和文件管理
三、DOS文件目录管理
A的文件 DOS文件 程序文件
B的文件
Windows文件
……
数据文件
成磁 千盘 上上 万可 个以 文存 件放
如何在磁盘上查找文件？ 不同系统文件重名怎么办？
计算机基础
第一节 操作系统基础知识
• • • •
操作系统的功能
软件和硬件 资源管理
操作系统的分类 •单\多用户 •单机\网络 •单任务\多任务 特征：
•并发性 •共享性 •虚拟性 •不确定性
•
处理机管理 存储管理 设备管理 文件管理 作业管理
计算机基础 计算机基础
第一节 操作系统基础知识 第一节 操作系统基础知识
计算机基础
第二节 文件和文件管理
四、Windows文件夹管理
与DOS相同，文件存储也是树型结构，只是文 件目录换成文件夹。 例如： D:\dzh\hlp\dzh.hlp
一级文 件夹
二级文 件夹
文件
长文件名 文件名组成与DOS相同，但文件名字符个数可以为 1--255个（可区分大小写字母），每个文件有两个 文件名：长文件名和8.3格式的别名。而DOS系统中 只能是8.3格式。
以windows 基本元素:窗口、菜单、对话框、图标、帮助 为例介绍
图形用户界面的基本元素
最小化
一、窗口
菜单栏
最大化
关闭 滚动条
文件夹图 标 状态栏
计算机基础
第三节 常用操作系统
二、菜单
操作系统第四章习题
一、选择1. 可变分区存储器管理系统中，若采用最佳适应分配算法，“空闲区表”中的空闲区可按（ A ）顺序排列。
A.长度递增B.长度递减C.地址递增D.地址递减2. 虚拟存储技术是—B—。
A. 扩充内存物理空间技术B. 扩充内存逻辑地址空间技术C.扩充外存空间技术D. 扩充I/O缓冲区技术3. 很好地解决了“零头”问题的存储管理方法是—A—。
A.分页存储管理方法B.分段存储管理方法C.多重分区管理D.可变式分区管理4. 系统“抖动”现象的发生是由—B—引起的。
A.交换的信息量过大B.置换算法选择不当C.内存容量不足D.请求分页管理方案5. 虚拟存储管理系统的基础是程序的—C—理论。
A. 全局性B. 虚拟性C. 局部性D. 动态性6. 分页系统中页面是为（ B ）的。
A、用户所感知B、操作系统所感知C、编译系统所感知D、连接装配程序所感知7.下列—A—存储方式不能实现虚拟存储器。
A.分区B.页式C.段式D.段页式8. 操作系统处理缺页中断时，选择一种好的调度算法对内存和外存中的信息进行高效地调度，尽可能避免—D—。
A. 碎片B.CPU空闲C. 多重中断D. 抖动9. 分页式存储管理的主要特点是—C—。
A. 要求处理缺页中断B. 要求扩充内存容量C. 不要求作业装入到内存的连续区域D. 不要求作业全部同时装入内存10. LRU页面调度算法淘汰—B—的页。
A. 最近最少使用B. 最近最久未使用C. 最先进入内存D. 将来最久使用11.虚拟存储器实际容量受—B—限制。
A.物理内存大小B.计算机的地址结构C.磁盘容量D.数据存放的绝对地址12. 分区管理要求对每一个作业都分配—A—的内存单元。
A. 地址连续B. 若干地址不连续C. 若干连续的页D. 若干不连续的帧13.页面置换算法中—A—不是基于程序执行的局部性理论。
A.先进先出调度算法B. LRUC. LFUD.最近最不常用调度算法14. 在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是—A—。
操作系统存储管理习题
第十一页，编辑于星期三：五点 三十三分。
5、考虑一个分页存储器，其页表存放在内存。(*)
（1）若内存的存取周期为0.6us，则CPU从内存取一条指 令（或一个操作数）需多少时间？ （2）若使用快表且快表的命中率为75％，则内存的平 均存取周期为多少？
第四页，编辑于星期三：五点 三十三分。
(3)
100K
首 次
110K
适 应 200K
法 230K
300K 315K
10KB 30KB 15KB
100K 110K
200K 215K 230K
300K
315K
10KB
作业1 15KB
15KB
第五页，编辑于星期三：五点 三十三分。
100K
最 110K 佳
第十页，编辑于星期三：五点 三十三分。
4、某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB。 试问： （1）逻辑地址的有效位是多少？ （2）物理地址需要多少位？ （3）假定某时刻系统用户的第0，1，2，3页分别分配的物理块号为5， 10，4，7，试将虚地址0A5C和093C变换为物理地址。
对于逻辑地址为3000
P=3000/1024=2
W=3000 mod 1024=952
A=3000=(2,952)
查页表2号页在1号块，所以物理地址为 M=1024*1+952=1976
对于逻辑地址5012
P=5012/1024=4 W=5012 mod 1024=916
因页号超过页表长度，该逻辑地址非法。
虚拟内存容量的理论值是210 *220=1G；
最大段内地址为220=1M，超过512K的内存容量， 故最大实际段长为512k而不是1M。
第四章存储器管理
考点一内存管理概念一、单项选择题在下面关于存储功能的论述中正确的是（）A.即使在多道程序管理下用户也可以编制用物理地址直接访问内存的程序。
B.内存分配的基本任务是为每道程序分配内存空间，其追求的目的则是提高内存的利用率。
C.为提高内存保护的灵活性，内存保护通常由软件完成。
D.地址映射是指将程序物理地址转变为内存的逻辑地址二、综合应用题1.请列举出逻辑地址和物理地址的两个不同之处。
2.一个进程被换出内存，它就失去了使用CPU的机会。
除了换出内存这种情形，请列举出其它一种情形，进程虽然失去了使用CPU的机会，但它并没有被换出内存。
3.存储管理的主要研究内容是什么？4.什么是动态链接？用何种内存分配方法可以实现这种链接技术？5.某系统把任一程序都分成代码和数据两部分。
CPU知道什么时候要指令（如取指令周期），什么时候要数据（如取数据周期或存数据周期）。
所以，需要两种寄存器（基地址寄存器、界限寄存器），一组用于指令，一组用于数据。
用于指令的是只读的，以便于用户的共享。
请分析这种策略的优缺点。
6.什么是地址的重定位？有哪几种常用的地址重定位的方法？7.在现代计算机系统中，存储器是十分重要的资源，能否合理有效的使用存储器，在很大程度上反映了操作系统的性能，并直接影响到计算机系统作用的发挥。
请问：（1）主存利用率不高主要体现为哪几种形式？（2）可以通过哪些途径来提高主存利用率8.内存保护是否可以完全由软件来实现？为什么？考点二交换与覆盖一、单项选择题1.存储管理方案中，（）可采用覆盖技术。
A.单一连续存储管理B.可变分区存储管理C.段式存储管理D.段页式存储管理2.在存储系统管理中，采用覆盖技术与交换技术的目的是( )。
A.节省主存空间B.物理上扩充主存容量C.提高CPU利用率D.实现主存共存二、综合应用题1.在存储管理中，覆盖和对换技术所以解决的是什么问题？各有什么特点？2请写出你对交换过程和覆盖过程的认识，它们的主要区别有哪些？考点三连续分配管理方式一、单项选择题1.在可变式分区分配方案中，某一作业完成后，系统收回其主存空间并与相邻空闲区合并，为此需要修改空闲区表，造成空闲区域减1的情况是（）。