同济大学操作系统L20_E：存储管理(请求分段、段页式、抖动)
段式虚拟存储管理
学号： 课程设计 题目段页式虚拟存储管理 学院计算机科学与技术 专业 班级 姓名 指导教师吴利军 2013 年 1 月16 日
课程设计任务书 学生姓名： 指导教师：吴利军工作单位：计算机科学与技术学院题目: 模拟设计段页式虚拟存储管理中地址转换 初始条件： 1．预备内容：阅读操作系统的内存管理章节内容，理解段页式存储管理的思想及相应的分配主存的过程。 2．实践准备：掌握一种计算机高级语言的使用。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写 等具体要求） 1．实现段页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换。能够处理以下的情形： ⑴能指定内存的大小，内存块的大小，进程的个数，每个进程的段数及段内 页的个数； ⑵能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示地址非法的原因。 2．设计报告内容应说明： ⑴需求分析； ⑵功能设计（数据结构及模块说明）； ⑶开发平台及源程序的主要部分； ⑷测试用例，运行结果与运行情况分析； ⑸自我评价与总结： i）你认为你完成的设计哪些地方做得比较好或比较出色； ii）什么地方做得不太好，以后如何改正； iii）从本设计得到的收获（在编写，调试，执行过程中的经验和教训）； iv）完成本题是否有其他方法（如果有，简要说明该方法）； 时间安排： 设计安排一周：周1、周2：完成程序分析及设计。 周2、周3：完成程序调试及测试。 周4、周5：验收、撰写课程设计报告。 （注意事项：严禁抄袭，一旦发现，一律按0分记） 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
一、需求分析： 页式管理基本原理： 各个进程的虚拟空间被划分成若干个长度相等的页。页长的划分和内存与外存之间的数据传输速度及内存大小等有关。一般每个页长大约为1----4K，经过页划分之后，进程的虚拟地址变为页号p与页内地址w所组成。 除了将进程的虚拟空间划分为大小相等的页之外，页式管理还把内存空间也按页的大小划分为片或者页面。这些页面为系统中的任一进程所共享。从而与分区管理不一样，分页管理时，用户进程在内存空间内除了在每个页面内地址连续之外，每个页面之间不再连续。第一是实现了内存中碎片的减少，因为任意碎片都会小于一个页面。第二是实现了由连续存储到非连续存储的这个飞跃，为在内存中局部地、动态地存储那些反复执行或即将执行的程序和数据段打下了基础。 怎样由页式虚拟地址转变为内存页面物理地址？页式管理把页式虚拟地址与内存页面物理地址建立一一对应页表，并用相应的硬件地址变换机构，来解决离散地址变换问题。 静态页面管理： 静态页面管理方法是在作业或进程开始执行之前，把该作业或进程的程序段和数据全部装入内存的各个页面，并通过页表和硬件地址变换机构实现虚拟地址到内存物理地址的地址映射。 1、内存页面的分配与回收 静态分页管理的第一步是为要求内存的作业或进程分配足够的页面。系统依靠存储页面表、请求页面表以及页表来完成内存的分配。 （1）页表 最简单的页表由页号与页面号组成，页表在内存中占有一块固定的存储区。页表的大小有进程或作业的长度决定。 每个进程至少要拥有一个页表。 （2）请求表 用来确定作业或进程的虚拟空间的各页在内存中的实际对应位置。系统必须知道每个作业或进程的页表起始地址和长度，以进行内存的分配和地址变换，另外请求表中还应包括每个作业或进程所要求的页面数。 （3）存储页面 存储页面表也是整个系统一张，存储页面表指出内存各个页面是否已被分配出去，以及未被分配页面总数。存储页面表也有两种构成方法，一种是在内存中划分一块固定区域，每个单元的每个比特代表一个页面，如果该页面已被分配，则对应比特位置置1，否则置0。 另一种方法空闲页面链，不占内存空间。 2、分配算法 3、地址变换 在程序执行过程中，执行的是虚拟空间中的代码，代码中的指令是相对于虚拟空间的，需要到内存的实际空间中寻找对应的要执行的指令。 静态页式管理的缺陷： 虽然解决了分区管理时的碎片问题，但是由于静态页式管理要求进程或作业在执行前全部装入内存，如果可用页面数小于用户要求时，改作业或进程只好等待。而且，作业或进程的大小仍受内存可用空间的限制。
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＝Ｓ C．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。 A．1次 B．2次 C．3次 D．4次 13．段式存储管理中分段是由用户决定的，因此( )。 Ａ．段内的地址和段间的地址都是连续的 B．段内的地址是连续的，而段间的地址是不连续的 C．段内的地址是不连续的，而段间的地址是连续的 D．段内的地址和段间的地址都是不连续的 14．可变分区存储管理的( )总是按作业要求挑选一个最大的空闲区。 A．顺序分配算法 B．最先适应分配算法 C．最优适应分配算法 D．最坏适应分配算法15．虚拟存储器的容量是由计算机的地址结构决定的，若cPu有32位地址，则它的虚地址空间为( )字节。
操作系统-页式虚拟存储管理程序模拟
操作系统-页式虚拟存储管理程序模拟
FIFO页面置换算法 1在分配内存页面数(AP)小于进程页面数(PP)时，当然是最先运行的AP个页面放入内存。 2这时有需要处理新的页面，则将原来内存中的AP个页面最先进入的调出(是以称为FIFO)，然后将新页面放入。 3以后如果再有新页面需要调入，则都按2的规则进行。 算法特点：所使用的内存页面构成一个队列。LRU页面置换算法 1当分配内存页面数(AP)小于进程页面数(PP)时，当然是把最先执行的AP个页面放入内存。2当需要调页面进入内存，而当前分配的内存页面全部不空闲时，选择将其中最长时间没有用到的那个页面调出，以空出内存来放置新调入的页面(称为LRU)。 算法特点：每个页面都有属性来表示有多长时间未被CPU使用的信息。 结果分析
#include 第四章存储器管理 一、单项选择题 1、存储管理的目的是（C ）。 A.方便用户 B.提高内存利用率 C.方便用户和提高内存利用率 D.增加内存实际容量 2、在（A）中，不可能产生系统抖动的现象。 A.固定分区管理 B.请求页式管理 C.段式管理 D.机器中不存在病毒时 3、当程序经过编译或者汇编以后，形成了一种由机器指令组成的集合，被称为（B ）。 A.源程序 B.目标程序 C.可执行程序 D.非执行程序 4、可由CPU调用执行的程序所对应的地址空间为（D ）。 A.符号名空间 B.虚拟地址空间 C.相对地址空间 D.物理地址空间 5、存储分配解决多道作业[1C]划分问题。为了实现静态和动态存储分配，需采用地址重定位，即把[2C]变成[3D]，静态重定位由[4D]实现，动态重定位由[5A]实现。 供选择的答案： [1]：A 地址空间B 符号名空间C 主存空间D 虚存空间 [2]、[3]：A 页面地址B 段地址C 逻辑地址D 物理地址E 外存地址F 设备地址 [4]、[5]：A 硬件地址变换机构B 执行程序C 汇编程序 D 连接装入程序 E 调试程序 F 编译程序 G 解释程序 6、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.若干连续的帧 D.若干不连续的帧 7、（C ）存储管理支持多道程序设计，算法简单，但存储碎片多。 A.段式 B.页式 C.固定分区 D.段页式 8、处理器有32位地址，则它的虚拟地址空间为（B）字节。A.2GB B.4GB C.100KB D.640KB 9、虚拟存储技术是（A）。 A.补充内存物理空间的技术 B.补充相对地址空间的技术 C.扩充外存空间的技术 D.扩充输入输出缓冲区的技术 10、虚拟内存的容量只受（D）的限制。 A.物理内存的大小 B.磁盘空间的大小 C.数据存放的实际地址 D.计算机地址字长 11、虚拟存储技术与（A ）不能配合使用。 内存的存储管理段式和页式管理的区别 页和分段系统有许多相似之处，但在概念上两者完全不同，主要表现在： 1、页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减内存的外零头，提高内存的利用率；或者说，分页仅仅是由于系统管理的需要，而不是用户的需要。 段是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息。分段的目的是为了能更好的满足用户的需要。 2、页的大小固定且由系统确定，把逻辑地址划分为页号和页内地址两部分，是由机器硬件实现的，因而一个系统只能有一种大小的页面。 段的长度却不固定，决定于用户所编写的程序，通常由编辑程序在对源程序进行编辑时，根据信息的性质来划分。 3、分页的作业地址空间是维一的，即单一的线性空间，程序员只须利用一个记忆符，即可表示一地址。 分段的作业地址空间是二维的，程序员在标识一个地址时，既需给出段名，又需给出段内地址。 参考资料：/ctsn/os/skja4.htm 添加评论 炎炎1981|2009-08-2618:28:33 有0人认为这个回答不错|有0人认为这个回答没有帮助 一页式管理 1页式管理的基本原理将各进程的虚拟空间划分成若干个长度相等的页(page)，页式管理把内存空间按页的大小划分成片或者页面（pageframe），然后把页式虚拟地址与内存地址建立一一对应页表，并用相应的硬件地址变换机构，来解决离散地址变换问题。页式管理采用请求调页或预调页技术实现了内外存存储器的统一管理。 它分为 1静态页式管理。静态分页管理的第一步是为要求内存的作业或进程分配足够的页面。系统通过存储页面表、请求表以及页表来完成内存的分配工作。静态页式管理解决了分区管理时的碎片问题。但是，由于静态页式管理要求进程或作业在执行前全部装入内存，如果可用页面数小于用户要求时，该作业或进程只好等待。而且作业和进程的大小仍受内存可用页面数的限制。 2动态页式管理。动态页式管理是在静态页式管理的基础上发展起来的。它分为请求页式管理和预调入页式管理。 优点：没有外碎片，每个内碎片不超过页大小。一个程序不必连续存放。便于改变程序占用空间的大小（主要指随着程序运行而动态生成的数据增多，要求地址空间相应增长，通常由系统调用完成而不是操作系统自动完成）。 缺点：程序全部装入内存。 要求有相应的硬件支持。例如地址变换机构，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。这增加了机器成本。增加了系统开销，例如缺页中断处理机，请求调页的算法如选择不当，有可能产生抖动现象。虽然消除了碎片，但每个作业或进程的最后一页内总有一部分空间得不到利用果页面较大，则这一部分的损失仍然较大。 二段式管理的基本思想 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 一、单选题练习 1．完整的计算机系统由（ C ）组成。 A．运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备 B．主机和外部设备 C．硬件系统和软件系统 D．主机箱、显示器、键盘、鼠标、打印机 2．以下软件中，（ D ）不是操作系统软件。 A．Windows xp B．unix C．linux D．microsoft office 3．用一个字节最多能编出（ D ）不同的码。 A. 8个 B. 16个 C. 128 个 D. 256个 4．任何程序都必须加载到（ C ）中才能被CPU执行。 A. 磁盘 B. 硬盘 C. 内 存 D. 外存 5．下列设备中，属于输出设备的是（ A ）。 A．显示器 B．键盘 C．鼠标 D．手字板6．计算机信息计量单位中的K代表（ B ）。 A. 102 B. 210 C. 103 D. 28 7．RAM代表的是（ C ）。 A. 只读存储器 B. 高速缓存器 C. 随机存储 器 D. 软盘存储器 8．组成计算机的CPU的两大部件是（ A ）。 A．运算器和控制器 B. 控制器和寄存器 C．运算器和内存 D. 控制器和内存 9．在描述信息传输中bps表示的是（ D ）。 A．每秒传输的字节数 B．每秒传输的指令数 C．每秒传输的字数 D．每秒传输的位数10．微型计算机的内存容量主要指（ A ）的容量。 A. RAM B. ROM C. CMOS D. Cache 11．十进制数27对应的二进制数为( D )。 A．1011 B. 1100 C. 10111 D. 11011 12．Windows的目录结构采用的是（ A ）。 A．树形结构 B．线形结构 C．层次结构 D．网状结构 13．将回收站中的文件还原时，被还原的文件将回到（ D ）。 A．桌面上 B．“我的文档”中 C．内存中 D．被删除的位置14．在Windows 的窗口菜单中，若某命令项后面有向右的黑三角，则表示该命令项（ A ）。A．有下级子菜单 B．单击鼠标可直接执行C．双击鼠标可直接执行 D．右击鼠标可直接执行 15．计算机的三类总线中，不包括（ C ）。 课程设计 题目段页式虚拟存储管理 学院计算机科学与技术 专业 班级 姓名 指导教师吴利军 2013年1月16日 课程设计任务书 学生姓名： 指导教师：吴利军工作单位：计算机科学与技术学院题目: 模拟设计段页式虚拟存储管理中地址转换 初始条件： 1．预备内容：阅读操作系统的内存管理章节内容，理解段页式存储管理的思想及相应的分配主存的过程。 2．实践准备：掌握一种计算机高级语言的使用。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写 等具体要求） 1．实现段页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换。能够处理以下的情形： ⑴能指定内存的大小，内存块的大小，进程的个数，每个进程的段数及段内页 的个数； ⑵能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示地址非法的原因。 2．设计报告内容应说明： ⑴需求分析； ⑵功能设计（数据结构及模块说明）； ⑶开发平台及源程序的主要部分； ⑷测试用例，运行结果与运行情况分析； ⑸自我评价与总结： i）你认为你完成的设计哪些地方做得比较好或比较出色； ii）什么地方做得不太好，以后如何改正； iii）从本设计得到的收获（在编写，调试，执行过程中的经验和教训）； iv）完成本题是否有其他方法（如果有，简要说明该方法）； 时间安排： 设计安排一周：周1、周2：完成程序分析及设计。 周2、周3：完成程序调试及测试。 周4、周5：验收、撰写课程设计报告。 （注意事项：严禁抄袭，一旦发现，一律按0分记） 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 一、需求分析： 页式管理基本原理： 各个进程的虚拟空间被划分成若干个长度相等的页。页长的划分和内存与外存之间的数据传输速度及内存大小等有关。一般每个页长大约为1----4K，经过页划分之后，进程的虚拟地址变为页号p与页内地址w所组成。 除了将进程的虚拟空间划分为大小相等的页之外，页式管理还把内存空间也按页的大小划分为片或者页面。这些页面为系统中的任一进程所共享。从而与分区管理不一样，分页管理时，用户进程在内存空间内除了在每个页面内地址连续之外，每个页面之间不再连续。第一是实现了内存中碎片的减少，因为任意碎片都会小于一个页面。第二是实现了由连续存储到非连续存储的这个飞跃，为在内存中局部地、动态地存储那些反复执行或即将执行的程序和数据段打下了基础。 怎样由页式虚拟地址转变为内存页面物理地址页式管理把页式虚拟地址与内存页面物理地址建立一一对应页表，并用相应的硬件地址变换机构，来解决离散地址变换问题。 静态页面管理： 静态页面管理方法是在作业或进程开始执行之前，把该作业或进程的程序段和数据全部装入内存的各个页面，并通过页表和硬件地址变换机构实现虚拟地址到内存物理地址的地址映射。 1、内存页面的分配与回收 静态分页管理的第一步是为要求内存的作业或进程分配足够的页面。系统依靠存储页面表、请求页面表以及页表来完成内存的分配。 （1）页表 最简单的页表由页号与页面号组成，页表在内存中占有一块固定的存储区。页表的大小有进程或作业的长度决定。 每个进程至少要拥有一个页表。 （2）请求表 用来确定作业或进程的虚拟空间的各页在内存中的实际对应位置。系统必须知道每个作业或进程的页表起始地址和长度，以进行内存的分配和地址变换，另外请求表中还应包括每个作业或进程所要求的页面数。 （3）存储页面 存储页面表也是整个系统一张，存储页面表指出内存各个页面是否已被分配出去，以及未被分配页面总数。存储页面表也有两种构成方法，一种是在内存中划分一块固定区域，每个单元的每个比特代表一个页面，如果该页面已被分配，则对应比特位置置1，否则置0。 另一种方法空闲页面链，不占内存空间。 2、分配算法 3、地址变换 在程序执行过程中，执行的是虚拟空间中的代码，代码中的指令是相对于虚拟空间的，需要到内存的实际空间中寻找对应的要执行的指令。 静态页式管理的缺陷： 虽然解决了分区管理时的碎片问题，但是由于静态页式管理要求进程或作业在执行前全部装入内存，如果可用页面数小于用户要求时，改作业或进程只好等待。而且，作业或进程的大小仍受内存可用空间的限制。 动态页式管理： 动态页式管理是在静态页式管理的基础上发展起来的。它分为请求页式管理和与调入页式管理（调入方式上）。 第2章基础知识 U N I X运行在由数字设备公司( D E C)制造的P D P11系列计算机的较大型号机上。本章对这些计算机，特别是P D P11 /40机的某些重要特征提供概括性的摘要。 如果读者以前并不熟悉P D P11系列计算机，那么应当先读D E C出版的《P D P11处理机手册》。 一台P D P11计算机由下列几部分组成：一个处理器(也称为C P U)、与之相连接的一个或多个内存部件以及若干外设控制器，将这三部分连接起来的是一根称之为“U n i b u s”(单总线)的双向平行通信线。 2.1 处理机 处理机是按1 6位字长的指令、数据和程序地址设计的，它包含一组高速寄存器。 2.2 处理机状态字 这是一个1 6位寄存器，它分成若干位段，它们的意义说明如下： 位说明 1 4，1 5当前状态( 00＝核心态) 1 2，1 3前状态( 11＝用户态) 5，6，7处理机优先级(范围0－7 ) 4陷入位 3N位，若上次结果为负则设置此位 2Z位，若上次结果为零则设置此位 1V位，若上次操作产生溢出则设置此位 0C位，若上次操作产生进位则设置此位 处理机可以在两种不同模式下操作：核心态和用户态。与用户态相比，核心态具有较高优先权，它由操作系统保留供自身使用。模式选择决定了下列事项： ? 使用哪一组存储管理段寄存器，这些寄存器的作用是将程序虚地址翻译成物理地址。 ? 使用哪一个寄存器作为r 6，r 6是“栈指针”。 ? 某些指令，例如h a l t(停机)，是否可以执行。 2.3 通用寄存器 处理机包含了一组1 6位寄存器，其中有8个是任何时候都可存访的“通用寄存器”。这些寄存器被称之为： r 0、r 1、r 2、r 3、r 4、r 5、r 6以及r 7。 第3章存储管理 一、单项选择题 1．为避免主存中各种作业相互干扰，必须进行（） A 重定位 B 地址映射 C 地址转换 D 存储保护 2．固定分区存储管理中，CPU在执行作业的指令时，均为核对不等式（）是否成立，若不成立，则产生地址越界中断事件，终止该指令的执行。 A 界限地址≤绝对地址≤最大地址 B 下限地址≤绝对地址<上限地址 C 基址寄存器内容≤绝对地址≤限长寄存器内容 D 基址寄存器内容<绝对地址≤限长寄存器内容 3．在请求分页系统中，LRU算法是指（）。 A 最早进入内存的页先淘汰 B 近期最长时间以来没被访问的页先淘汰 C 近期被访问次数最少的页先淘汰 D 以后再也不用的页面先淘汰 4．虚拟存储器是（）。 A 可以提高计算机运算速度的设备 B 容量扩大了主存的实际空间 C 通过SPOOLING技术实现的 D 可以容纳和超出主存容量的多个作业同时运行的一个地址空间 5．下列存储管理方式中，相比而言，碎片最少，而且主存利用率最高的是（）。 A 固定分区 B 可变分区 C 单用户连续存储管理 D 页式 6．采用可变分区存储管理主存时，使用移动技术可以（）。 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 7．在一个请求页式存储管理中，一个程序的页面走向为4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5，并且采用LRU算法。设分配给程序的存储块数M分别为3和4，在访问总发生的缺页次数F为（）。 A M=3,F=8;M=4,F=5 B M=3,F=10;M=4,F=8 C M=3,F=9;M=4,F=10 D M=3,F=7;M=4,F=6 8.单道系统中经常采用的存储管理方式是（）存储管理。 A 固定分区 B 单用户连续 C 可变分区 D 页式 9．请求页式管理中，缺页中断率与进程所分得的内存页面数、（）和进程页面流的走向等因素有关。 A 页表的地址 B 置换算法 C 外存管理算法 D 进程调度算法 10．下列存储管理方式中，一般采用静态重定位方式进行逻辑地址到物理地址转换的是（）。 A 固定分区 B 段页式 C 可变分区 D 页式 11．下列管理方式中，能实现虚拟存储器的是（）。 A 单用户连续方式 B 页式存储管理 C 固定分区 D可变分区 12．所谓LFU页面置换算法，是指（）。 A 驻留在内存中的页面随便挑选一页淘汰 B 将驻留在内存中时间最长的页页淘汰 C 将驻留在内存中最近最久未使用的一页淘汰 D 将驻留在内存中最近最不经常用的一页淘汰 13．页式存储管理中，每当CPU形成一个有效的地址时，则要查找页面。这一工作是由（）实现的。 A 查表程序 B 存取控制 C 硬件自动 D 软件自动 14．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（）。 A 1000 B 2000 C 3000 D 4000 15．虚拟内存的容量受到（）的限制。 昆明理工大学（操作系统）实验报告 实验名称：段页式存储管理 专业班级：电科112 姓名：学号： 一、实验目的 通过编程加深对基本分页、分段储存管理方式和段页式存储管理的理解，并对每种方式的过程与优缺点进行比较。 二、段页式系统的基本原理 基本分段存储管理方式和基本分页存储管理方式原理的结合，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。下图示出了一个作业的地址空间和地址结构。该作业有三个段，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，如下图所示。 地址变换过程 存放段表始址和段表长TL。进行地址变换时，首先利用段号S，将它与段表长TL进行比较。若S 在段页式系统中，为了获得一条指令或数据，须三次访问内存。第一次访问是访问内存中的段表，从中取得页表始址；第二次访问是访问内存中的页表，从中取出该页所在的物理块号，并将该块号与页内地址一起形成指令或数据的物理地址；第三次访问才是真正从第二次访问所得的地址中，取出指令或数据。显然，这使访问内存的次数增加了近两倍。为了提高执行速度，在地址变换机构中增设一个高速缓冲寄存器。每次访问它时，都须同时利用段号和页号去检索高速缓存，若找到匹配的表项，便可从中得到相应页的物理块号，用来与页内地址一起形成物理地址；若未找到匹配表项，则仍须再三次访问内存。 实验内容： 编写一个段页式存储管理程序：内存的大小为2048，分为四段：512、1024、128、384，每个页面大小为8，内存中四个段对应首地址分别为：1000、2000、3500、4000，要求输入一个逻辑地址，输出段表项、页表项、基址寄存器及物理地址。 实验程序及结果： 实验程序： #include VMware 虚拟机存储管理 1)实现虚拟机共享存储 VMware vSphere环境中对共享存储的访问是通过VMware vStorage VMFS 实现的，这是一种专为虚拟机设计的高性能集群文件系统。 VMware vStorage VMFS 是专为虚拟服务器环境而设计、构造和优化的，可让多个虚拟机对由集群式存储构成的整合池进行共享访问，从而提高资源利用率。VMware vStorage VMFS 还为分布式基础架构服务奠定了基础，例如虚拟机和虚拟磁盘文件实时迁移，以及分布式资源调度、整合备份和自动灾难恢复。 作为文件系统，VMware vStorage VMFS 将构成虚拟机的所有文件存储在一个目录中。经过优化，可以支持大型文件，同时也可以执行许多小型的并发写操作。通过自动处理虚拟机文件，VMware vStorage VMFS 对整个虚拟机进行封装，使其很容易成为灾难恢复解决方案的一部分。事实上，VMware Infrastructure 3 之所以被TechTarget 评为“2006 年度灾难恢复产品”，VMware vStorage VMFS 是主要原因之一。 作为逻辑卷管理器，VMware vStorage VMFS 实现了一个存储资源界面，使得多种类型的存储（SAN、iSCSI 和NAS）能够以可承载虚拟机的数据存储的形式出现。通过以聚合存储资源方式实现那些数据存储的动态增长，VMware vStorage VMFS 可提供在最少停机或无停机的情况下增加共享存储资源池的能力。 VMware vStorage VMFS 与传统文件系统 传统文件系统在指定时间只允许一台服务器对同一文件进行读写访问。与之相对，VMware vStorage VMFS 使用共享存储来允许多个VMware ESX 实例对同一存储资源进行并发读写访问。 VMware vStorage VMFS 利用分布式日志来允许跨这些多服务器资源池进行快速、弹性的恢复。此外，VMware vStorage VMFS 提供了进行灾难恢复所必需的虚拟机快照功能，并且是VMware Consolidated Backup (VCB) 用来提供虚拟环境代理备份的界面。 VMware vStorage VMFS 与CFS 和CVM VMware vStorage VMFS 并不包含当今的其他集群文件系统(CFM) 和集群卷管理(CVM) 3.1 内存管理基础 内存管理的主要任务是：为多道程序的运行提供良好的环境，方便用户使用存储器，提高存储器的利用率以及从逻辑上扩充存储器。内存管理包括：内存分配，内存保护，地址映射，内存扩充。 --------------------------------------------------------------------------------------------- 应用程序的处理一般过程：由相应的语言处理程序将源程序模块对应转换成目标模块->由链接程序将所有相关的目标模块链接到一起，整合成一个可执行程序->由装入程序将程序装入内存后予以执行。 重定位的概念： 由于编译程序无法确定目标代码在执行时所对应的地址单元，故一般从0号单元开始为其编址。这样的地址称为相对地址、程序地址或虚拟地址。因此当装入程序将可执行代码装入内存时，必须通过地址转换将逻辑地址转换成内存地址，这个过程称为地址重定位。 重定位分为静态重定位和动态重定位两种，静态重定位在装入时将所有相对地址转换成绝对地址，这种装入方式要求作业在装入时就必须分配其要求的所有空间，整个运行过程中不能在内存中移动，也不能申请新空间；动态重定位是装入时不地址转换，在执行过程中由硬件的地址转换机构转换成绝对地址，这种装入方式可以将程序分配到不连续的存储区中，不必装入所有代码就可以运行，但是需要硬件支持。 在重定位中通常设置一个重定位寄存器，里面放的是程序的基址，物理地址=基址+相对地址程序链接的方式： 静态链接：在运行前链接 装入时动态链接：边装入边链接 运行时动态链接：运行到需要处才链接，便于修改和更新，便于实现共享 程序装入的方式： 绝对装入方式：在编译时就知道程序要驻留的内存地址（和静态重定位完全不是一回事）可重定位装入方式：有静态重定位和动态重定位两种 其他方式：和分页和分段相结合 --------------------------------------------------------------------------------------------- 交换和覆盖的目的都是扩充逻辑内存 交换技术：把暂时不用的某个程序及数据部分（或全部）从内存中移到外存，或吧指定的程序或数据从外存读到内存。交换技术打破了一个程序一旦进入主存便一直运行到结束的限制。 覆盖技术：（定义略）覆盖技术要求程序员实现把一个程序划分成不同的程序段，并规定好它们的覆盖结构。打破了一个进程必须在全部信息都装入内存后才可运行的限制。 --------------------------------------------------------------------------------------------- 连续分配管理方式： （1）单一连续分配：把内存空间分为系统区和用户区，每次只装入运行一个程序，存储器利用率极低。 （2）固定分区分配：将内存用户空间划分为若干个固定大小的区域，每个分区只装一道作业，分区大小可以相等也可以不等 优点：可用于多道程序系统最简单的存储分配 第四章存储管理 一、单项选择题 1. 在存储管理方案中，＿＿＿可与覆盖技术配合。 A. 页式管理 B. 段式管理 C.段页式管理 D.可变分区管理 2. 在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是＿＿＿。 A.节省存储空间 B. 物理上扩充主存容量 C. 提高CPU利用率 D. 实现主存共享 3．动态重定位技术依赖于＿＿＿。 A. 重定位装入程序 B.重定位寄存器 C. 地址机构 D. 目标程序 4. 设内存的分配情况如图 5.7所示。若要申请一块40K字节的内存空间，若采用最佳适应算法，则所得到的分区首址为＿＿＿。 A. 100K B. 190K C. 330K D. 410K 10（占用）->30（占用）->50(占用)->60->80->90->100（占用）-> 5.很好地解决了"零头"问题的存储管理方法是＿＿＿. 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 6. 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 7. 在连续存储管理方式中，可重定位分区管理采用紧凑技术的目的是____________。 A. 增加主存容量 B. 缩短访问周期 C. 集中空闲区 D.加速地址转换 8.分区管理中采用"最佳适应"分配算法时,宜把空闲区按＿＿＿次序登记在空闲区表中. A.长度递增 B.长度递减 C.地址递增 D.地址递减 9.若一个系统采用分页存储管理方式，当一个进程处于执行态时，该进程的页表始址和页表长度信息将被送至。 A. PCB B. 物理地址寄存器 C. 页表寄存器 D. 重定位寄存器 10.采用段式存储管理的系统中,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.2的24次方 B.2的16次方 C.2的8次方 D.2的32次方 11. 把作业地址空间使用的逻辑地址变成内存中物理地址的过程为＿＿＿. A.重定位 B.物理化 C.逻辑化 D.加载 12.首次适应算法的空闲区是＿＿＿. A.按地址递增顺序连在一起 B.始端指针表指向最大空闲区 C.按大小递增顺序连在一起 D.寻找从最大空闲区开始 13.在分页地址环境下,程序员编制的程序,其地址空间是连续的，分页是由＿＿＿完成的。 A.程序员 B.编译地址 C.用户 D.系统 14．在段页式存储管理系统中，内存等分成__1______，程序按逻辑模块划分成若干__4_____ A. 块 B. 基块 C. 分区 D. 段 E. 页号 F. 段长 15. 某段表的内容表示如下: 段号段首址段长度 0 120K 40K 1 760K 30K 2 480K 20K 3 370K 20K 一逻辑地址为 (2，154) , 它对应的物理地址为_________. A. 120K+2 B. 480K+154 C. 30K+154 D. 2+480K 16. 在一个页式存储管理系统中, 页表内容如下所示: 页号块号 0 2 1 1 淮海工学院计算机科学系实验报告书 课程名：《操作系统》 题目：虚拟存储器管理 页面置换算法模拟实验 班级： 学号： 姓名： 一、实验目的与要求 1.目的： 请求页式虚存管理是常用的虚拟存储管理方案之一。通过请求页式虚存管理中对页面置换算法的模拟，有助于理解虚拟存储技术的特点，并加深对请求页式虚存管理的页面调度算法的理解。 2.要求： 本实验要求使用C语言编程模拟一个拥有若干个虚页的进程在给定的若干个实页中运行、并在缺页中断发生时分别使用FIFO和LRU算法进行页面置换的情形。其中虚页的个数可以事先给定（例如10个），对这些虚页访问的页地址流（其长度可以事先给定，例如20次虚页访问）可以由程序随机产生，也可以事先保存在文件中。要求程序运行时屏幕能显示出置换过程中的状态信息并输出访问结束时的页面命中率。程序应允许通过为该进程分配不同的实页数，来比较两种置换算法的稳定性。 二、实验说明 1．设计中虚页和实页的表示 本设计利用C语言的结构体来描述虚页和实页的结构。 在虚页结构中，pn代表虚页号，因为共10个虚页，所以pn的取值范围是0—9。pfn代表实页号，当一虚页未装入实页时，此项值为-1；当该虚页已装入某一实页时，此项值为所装入的实页的实页号pfn。time项在FIFO算法中不使用，在LRU中用来存放对该虚页的最近访问时间。 在实页结构中中，pn代表虚页号，表示pn所代表的虚页目前正放在此实页中。pfn代表实页号，取值范围（0—n-1）由动态指派的实页数n所决定。next是一个指向实页结构体的指针，用于多个实页以链表形式组织起来，关于实页链表的组织详见下面第4点。 2．关于缺页次数的统计 为计算命中率，需要统计在20次的虚页访问中命中的次数。为此，程序应设置一个计数器count，来统计虚页命中发生的次数。每当所访问的虚页的pfn项值不为-1，表示此虚页已被装入某实页内， 此虚页被命中，count加1。最终命中率=count/20*100%。 3．LRU算法中“最近最久未用”页面的确定 为了能找到“最近最久未用”的虚页面，程序中可引入一个时间计数器countime，每当要访问 一个虚页面时，countime的值加1，然后将所要访问的虚页的time项值设置为增值后的当前 羅莇莈莀芆罿膁实验目的<编辑> ?薆膀袄螄腿蝿蒀熟悉hit-oslab实验环境； ?羁羄薅芈薀袄螇建立对操作系统引导过程的深入认识； ?膃肃蒈肈肄莄螆掌握操作系统的基本开发过程； ?袅蚈袀芃膆袆葿能对操作系统代码进行简单的控制，揭开操作系统的神秘面纱。 螈莈蒃蚄肆芁莃实验内容<编辑> 腿薃蒆芅蝿蒃蒃此次实验的基本内容是： 1.螃肃蒅薀蚃芄羇阅读《Linux内核完全注释》的第6章，对计算机和Linux 0.11的引导过程 进行初步的了解； 2.袅衿膈袂肆膇羁按照下面的要求改写0.11的引导程序bootsect.s 3.聿羀羂薄芇蕿羂有兴趣同学可以做做进入保护模式前的设置程序setup.s。 蒈膂莆蒇莁肂莃改写bootsect.s主要完成如下功能： 1.莂羃蚆袈节膄膈bootsect.s能在屏幕上打印一段提示信息“XXX is booting...”，其中XXX是 你给自己的操作系统起的名字，例如LZJos、Sunix等（可以上论坛上秀秀谁的OS名字最帅，也可以显示一个特色logo，以表示自己操作系统的与众不同。） 螅袆蚀蒂羆莈艿改写setup.s主要完成如下功能： 1.羆芈薁蒄薈肁薁bootsect.s能完成setup.s的载入，并跳转到setup.s开始地址执行。而 setup.s向屏幕输出一行"Now we are in SETUP"。 2.肀螁芆蚈虿蚁芃setup.s能获取至少一个基本的硬件参数（如内存参数、显卡参数、硬盘参 数等），将其存放在内存的特定地址，并输出到屏幕上。 3.羁袃袇蒁袁肅膅setup.s不再加载Linux内核，保持上述信息显示在屏幕上即可。 蚅肇羈肁袆莅袁实验报告<编辑> 芇螀膀蒄蝿荿膁在实验报告中回答如下问题： 1.莈莀芆罿膁芀膃有时，继承传统意味着别手蹩脚。x86计算机为了向下兼容，导致启动过程 比较复杂。请找出x86计算机启动过程中，被硬件强制，软件必须遵守的两个“多此一举”的步骤（多找几个也无妨），说说它们为什么多此一举，并设计更简洁的替代方案。 页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断 一．实验目的 （1）深入了解存储管理如何实现地址转换。 （2）进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断。 二．实验内容 编写程序完成页式虚拟存储管理中地址转换过程和模拟缺页中断的处理。 三．实验原理 页式存储管理把内存分割成大小相等位置固定的若干区域，叫内存页面，内存的分配以“页”为单位，一个程序可以占用不连续的页面，逻辑页面的大小和内存页面的大小相同，内外存的交换也以页为单位进行，页面交换时，先查询快表，若快表中找不到所需页面再去查询页表，若页表中仍未找到说明发生了缺页中断，需先将所需页面调入内存再进行存取。 四．实验部分源程序 #define size 1024//定义块的大小，本次模拟设为1024个字节。 #include "stdio.h" #include "string.h" #include 4．1 存储管理的基本原理 4．1．1 内存管理方法 内存管理主要包括内存分配和回收、地址变换、内存扩充、内存共享和保护等功能。 下面主要介绍连续分配存储管理、覆盖与交换技术以及页式与段式存储管理等基本概念和原理。 1．连续分配存储管理方式 连续分配是指为一个用户程序分配连续的内存空间。连续分配有单一连续存储管理和分区式储管理两种方式。 (1)单一连续存储管理 在这种管理方式中，内存被分为两个区域：系统区和用户区。应用程序装入到用户区，可使用用户区全部空间。其特点是，最简单，适用于单用户、单任务的操作系统。CP／M和DOS 2．0以下就是采用此种方式。这种方式的最大优点就是易于管理。但也存在着一些问题和不足之处，例如对要求内存空间少的程序，造成内存浪费；程序全部装入，使得很少使用的程序部分也占用—定数量的内存。 (2)分区式存储管理 为了支持多道程序系统和分时系统，支持多个程序并发执行，引入了分区式存储管理。分区式存储管理是把内存分为一些大小相等或不等的分区，操作系统占用其中一个分区，其余的分区由应用程序使用，每个应用程序占用一个或几个分区。分区式存储管理虽然可以支持并发，但难以进行内存分区的共享。 分区式存储管理引人了两个新的问题：内碎片和外碎片。前者是占用分区内未被利用的空间，后者是占用分区之间难以利用的空闲分区(通常是小空闲分区)。为实现分区式存储管理，操作系统应维护的数据结构为分区表或分区链表。表中各表项一般包括每个分区的起始地址、大小及状态(是否已分配)。 分区式存储管理常采用的一项技术就是内存紧缩(compaction)：将各个占用分区向内存一端移动，然后将各个空闲分区合并成为一个空闲分区。这种技术在提供了某种程度上的灵活性的同时，也存在着一些弊端，例如：对占用分区进行内存数据搬移占用CPU~t寸间；如果对占用分区中的程序进行“浮动”，则其重定位需要硬件支持。 1)固定分区(nxedpartitioning)。第4章-存储器管理练习题(答案)
内存的存储管理段式和页式管理的区别
同济大学大学计算机基础试题
段页式虚拟存储管理
同济大学操作系统L07_M：PDP-11基础知识及指令集
存储管理同步练习及答案
操作系统段页式存储实验报告
VMware 虚拟机存储管理
操作系统复习-存储管理
第4章存储管理作业题答案
虚拟存储器管理实验报告
实验一操作系统的引导
页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断实验参考2
存储管理的基本原理