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1、关于存储器管理关于存储器管理关于存储器管理关于存储器管理第1页，讲稿共33张，创作于星期日（一）内存管理基础（一）内存管理基础 u内存管理概念内存管理概念 逻辑地址（相对地址，虚地址）逻辑地址（相对地址，虚地址）物理地址（绝对地址，实地址）物理地址（绝对地址，实地址）地址映射地址映射Load A 200 3456 。1200物理地址空间物理地址空间Load A data1data1 3456源程序源程序Load A 200 34560100200编译连接编译连接逻辑地址空间逻辑地址空间BA=1000（11）30.在虚拟内存管理中，地址变换机构将逻辑地址变换为物理地址，形成该逻在虚拟内存管理中，
2、地址变换机构将逻辑地址变换为物理地址，形成该逻辑地址的阶段是（辑地址的阶段是（）A.编辑编辑 B.编译编译 C.链接链接 D.装载装载第2页，讲稿共33张，创作于星期日（一）内存管理基础（一）内存管理基础u内存管理概念内存管理概念 内存保内存保护：为了确定程序了确定程序访问合法的地址空合法的地址空间，保，保护其它内存空其它内存空间，通，通过使使用两个寄存器基址寄存器和界限寄存器，可提供用两个寄存器基址寄存器和界限寄存器，可提供这种保种保护。比如基址寄存器和界限寄存器的比如基址寄存器和界限寄存器的值分分别为300040和和120900，那么，程序所能，那么，程序所能合法合法访问的地址范的地址范围
3、从从300040到到420940。（09）26 分区分配内存管理方式的主要保护措施是（A ）A届地址保护 B.程序代码保护 C.数据保护 D.栈保护第3页，讲稿共33张，创作于星期日（一）内存管理基础（一）内存管理基础交交换与覆盖与覆盖覆盖技覆盖技术主要用在早期的操作系主要用在早期的操作系统中中 一个作一个作业的若干程序段，或几个作的若干程序段，或几个作业的某些部分共享某一个存的某些部分共享某一个存储空空间交交换技技术被广泛用于小型分被广泛用于小型分时系系统中，交中，交换技技术的的发展展导致了虚存技致了虚存技术的出的出现共同点：共同点：进程的程序和数据主要放在外存，当前需要程的程序和数据主要放
4、在外存，当前需要执行的部分放在内存，内外存之行的部分放在内存，内外存之间进行信息交行信息交换不同点不同点：如何控制交：如何控制交换。交。交换技技术不要求用不要求用户给出程序段之出程序段之间的的逻辑覆盖覆盖结构；交构；交换发生在生在进程或作程或作业之之间，而覆盖，而覆盖发生在同一生在同一进程或作程或作业内。覆盖内。覆盖 只能覆盖那只能覆盖那些与覆盖段无关的程序段。些与覆盖段无关的程序段。第4页，讲稿共33张，创作于星期日（一）内存管理基础（一）内存管理基础 所所谓“对换”，是指把内存中，是指把内存中暂时不能运行不能运行的的进程或者程或者暂时不用的程序和数不用的程序和数据，据，调出到外存上，以便出
5、到外存上，以便腾出足出足够的内存空的内存空间，再把已具，再把已具备运行条件的运行条件的进程或程或进程所需要的程序和数据，程所需要的程序和数据，调入内存。入内存。n以以整个整个进程程为单位位，称，称为“整体整体对换”或或“进程程对换”n以以“页”或或“段段”为单位位，则分分别称之称之为“页面面对换”或或“分段分段对换”，又，又统称称为“部分部分对换”。这种种对换方法目的是方法目的是为了支持虚了支持虚拟存存储系系统。把外存分把外存分为文件区和文件区和对换区。区。前者用于存放文件，后者用于存放从内存前者用于存放文件，后者用于存放从内存换出的出的进程。程。第5页，讲稿共33张，创作于星期日（一）内存管
6、理基础（一）内存管理基础u连续分配管理方式分配管理方式用户程序用户程序操作系统操作系统0 xFFF.0单单一一连连续续分分配配第6页，讲稿共33张，创作于星期日（一）内存管理基础（一）内存管理基础u连续分配管理方式分配管理方式分区分区4分区分区3分区分区2分区分区1操作系统操作系统固固定定分分区区分分配配第7页，讲稿共33张，创作于星期日（一）内存管理基础（一）内存管理基础u连续分配管理方式分配管理方式动动态态分分区区分分配配第8页，讲稿共33张，创作于星期日（一）内存管理基础（一）内存管理基础u连续分配管理分配管理 固定分区分配固定分区分配 动态分区分配分区分配 分区由分区由OS划分划分 分
7、区由程序的分区由程序的执行自然形成行自然形成 分区大小固定分区大小固定 大小不固定，大小不固定，动态分配回收分配回收 有有块内剩余内剩余 有有块外碎片外碎片 不利于大程序不利于大程序 有空有空间就可以就可以执行大程序行大程序 动态分区动态分区分配算法分配算法首次适应算法首次适应算法FF循环首次适应算法循环首次适应算法最佳适应算法最佳适应算法最坏适应算法最坏适应算法动态分区动态分区回收方法回收方法第9页，讲稿共33张，创作于星期日（09）26 分区分配内存管理方式的主要保护措施是（分区分配内存管理方式的主要保护措施是（A ）A届地址保护届地址保护 B.程序代码保护程序代码保护 C.数据保护数据保
8、护 D.栈保护栈保护（10）28某基于动态分区存储管理的计算机，其主存容量为某基于动态分区存储管理的计算机，其主存容量为55MB（初始为空闲），采用最（初始为空闲），采用最佳适配算法，分配和释放的顺序为：分配佳适配算法，分配和释放的顺序为：分配15MB，分配，分配30MB，释放，释放15MB，分配，分配8MB，分配，分配6MB，此时主存中最大空闲分区的大小是（，此时主存中最大空闲分区的大小是（B）A.7MB B.9MB C.10MB D.15MB在以下的存储管理方案中，能扩充主存容量的是（在以下的存储管理方案中，能扩充主存容量的是（）A 固定式分区分配固定式分区分配 B 可变式分区分配可变式分
9、区分配 C 页式存储管理页式存储管理 D 分页虚拟存储管理分页虚拟存储管理可变式分区又称为动态分区，它是在系统运行过程中（）时动态建立的。可变式分区又称为动态分区，它是在系统运行过程中（）时动态建立的。A在作业装入在作业装入 B在作业创建在作业创建 C在作业完成在作业完成 D在作业未装入在作业未装入第10页，讲稿共33张，创作于星期日（一）内存管理基础（一）内存管理基础u分分页管理方式管理方式0111231页号页号P页内位移量页内位移量W编号编号01048575相对地址相对地址04095页号内存块号页号内存块号 存取控制存取控制 状态状态 其它其它系统为每个进程建立了一张页面映像表，简称系统为
10、每个进程建立了一张页面映像表，简称页表页表。页表放在内存，属于进程的现场信息页表放在内存，属于进程的现场信息第11页，讲稿共33张，创作于星期日（一）内存管理基础（一）内存管理基础分页管理方式分页管理方式地址映射地址映射某虚拟存储器中的用户空间共有某虚拟存储器中的用户空间共有32个页面，每页个页面，每页1KB，主存，主存16KB。假定某时候系统为用户。假定某时候系统为用户的第的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为页分别分配的物理块号为5、10、4、7，虚拟地址，虚拟地址0A6F对应的物理地址是（对应的物理地址是（126F）。）。第12页，讲稿共33张，创作于星期日（一）内存管理基础（一）内存
11、管理基础u分段管理方式分段管理方式方便编程、信息共享、信息保护、动态增长、动态链接方便编程、信息共享、信息保护、动态增长、动态链接第13页，讲稿共33张，创作于星期日（一）内存管理基础（一）内存管理基础u分分页和分段的区和分段的区别 分分页 分段分段划分划分 OS划分划分 人人为划分划分大小大小 固定固定 不固定不固定信息信息 无含无含义 有意有意义地址地址 一一维连续地址地址 二二维结构构第14页，讲稿共33张，创作于星期日（一）内存管理基础（一）内存管理基础u段段页式管理方式式管理方式段号段号段内地址段内地址页号页号页内地址页内地址段表：记录了每一段的页表始址和页表长度段表：记录了每一段的
12、页表始址和页表长度页表：记录了逻辑页号与内存块号的对应关系（每一段有一个，一个页表：记录了逻辑页号与内存块号的对应关系（每一段有一个，一个程序可能有多个页表）程序可能有多个页表）第15页，讲稿共33张，创作于星期日（09）27 一个分段存储管理系统中，地址长度为一个分段存储管理系统中，地址长度为32位，其中段号占位，其中段号占8位，则最大段长是（位，则最大段长是（C ）A.28字节字节 B.216字节字节 C.224字节字节 D.232字节字节（10）29某计算机采用二级页表的分页存储管理方式，按字节编址，页大小为某计算机采用二级页表的分页存储管理方式，按字节编址，页大小为210字节，页字节，
13、页表项大小为表项大小为2字节，逻辑地址结构为（页目录号字节，逻辑地址结构为（页目录号|页号页号|页内偏移量），逻辑地址空间大小为页内偏移量），逻辑地址空间大小为216页，页，则表示整个逻辑地址空间的页目录表中包含表项的个数至少是（则表示整个逻辑地址空间的页目录表中包含表项的个数至少是（B？）A.64 B.128 C.256 D.512 采用采用 _ 不会产生内部碎片。不会产生内部碎片。A分页式存储管理分页式存储管理 B分段式存储管理分段式存储管理C固定分区式存储管理固定分区式存储管理 D段页式存储管理段页式存储管理一段页式存储器，地址结构如下所示一段页式存储器，地址结构如下所示 23 10 9
14、 0 该存储器最多容许该存储器最多容许16个段，请填写每个部分的含义，计算每一段所容纳的页数和最个段，请填写每个部分的含义，计算每一段所容纳的页数和最大长度大长度第16页，讲稿共33张，创作于星期日第17页，讲稿共33张，创作于星期日（二）（二）虚拟内存管理虚拟内存管理 u虚虚拟内存基本概念内存基本概念 基于基于程序局部性原理程序局部性原理，程序、数据、堆栈的大小可以超过内存的大小，当进程，程序、数据、堆栈的大小可以超过内存的大小，当进程运行时，先将一部分程序装入内存，另一部分暂时留在外存，当要执行的指令不在内运行时，先将一部分程序装入内存，另一部分暂时留在外存，当要执行的指令不在内存时，由系
15、统自动完成将它们从外存调入内存工作。存时，由系统自动完成将它们从外存调入内存工作。所谓虚拟存储器，是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑所谓虚拟存储器，是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上上对内存容量加以扩充对内存容量加以扩充的一种存储器系统。的一种存储器系统。逻辑容量由逻辑容量由内存容量内存容量和和外存容量外存容量之和所决定，其运行速度接近于内存速度，之和所决定，其运行速度接近于内存速度，而每位的成本却又接近于外存。而每位的成本却又接近于外存。第18页，讲稿共33张，创作于星期日（二）（二）虚拟内存管理虚拟内存管理u请求分求分页管理方式管理方式 基本思想基本思想 在进程开始运行之前，
16、装入一个或零个页面，之后根据进程运行的需要，在进程开始运行之前，装入一个或零个页面，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，根据某种算动态装入其它页面；当内存空间已满，而又需要装入新的页面时，根据某种算法淘汰某个页面，装入新的页面。法淘汰某个页面，装入新的页面。建立在基本分页基础上，为了能支持虚拟存储器功能而增加了建立在基本分页基础上，为了能支持虚拟存储器功能而增加了请求调请求调页页功能和功能和页面置换页面置换功能，每次调入和换出的基本单位都是长度固定的页面。功能，每次调入和换出的基本单位都是长度固定的页面。（11）28.在缺页处理过程中，操作系统执行
17、的操作可能是（D）1 修改页表 2 磁盘I/O 3 分配页框A.1和2 B.仅2 C.仅3 D.1，2和3第19页，讲稿共33张，创作于星期日（二）（二）虚拟内存管理虚拟内存管理u请求分求分页管理方式管理方式缺缺页中断中断第20页，讲稿共33张，创作于星期日（二）（二）虚拟内存管理虚拟内存管理u页面置面置换算法算法 1最优算法最优算法(OPT算法算法)向后看，预测（马上要用不替换）向后看，预测（马上要用不替换）2先进先出算法先进先出算法(FIFO算法算法)队列模型队列模型3最久未使用页面置换算法最久未使用页面置换算法(LRU算法算法)向前看，预测（最近用过还会用，有序）向前看，预测（最近用过还
18、会用，有序）4时钟置换算法（时钟置换算法（CLOCK）LRU近似（最近用过有标记，无序）近似（最近用过有标记，无序）第21页，讲稿共33张，创作于星期日Example of OPT第22页，讲稿共33张，创作于星期日Example of FIFO第23页，讲稿共33张，创作于星期日Example of LRU第24页，讲稿共33张，创作于星期日Example of CLOCK7 0 1 2 0 3 0 4 2 301234567110000010123456700100000访问标志为访问标志为1,则则10继续继续,访访问标志为问标志为0,则替换则替换若第一轮没有为若第一轮没有为0的，第二轮的
19、，第二轮一定能找到一定能找到访问则将访问则将010123456710100000012345670001000001234567100100002替换了替换了00替换了替换了13替换了替换了7将将0访问位变访问位变1第25页，讲稿共33张，创作于星期日（二）（二）虚拟内存管理虚拟内存管理u 页面分配策略面分配策略 分配给一个进程多少页面？分配给一个进程多少页面？固定数目分配固定数目分配 与与 可变数目分配可变数目分配置换范围置换范围全局全局 与与 局部局部三种组合：三种组合：固定固定 +局部局部可变可变 +全局全局固定固定 +全局全局第26页，讲稿共33张，创作于星期日（二）（二）虚拟内存管理
20、虚拟内存管理u抖抖动u 工作集工作集 在虚存中，页面在内存与外存之间频繁调度，以至于调度页面所需时在虚存中，页面在内存与外存之间频繁调度，以至于调度页面所需时间比进程实际运行的时间还多，此时系统效率急剧下降，甚至导致系统崩间比进程实际运行的时间还多，此时系统效率急剧下降，甚至导致系统崩溃。这种现象称为颠簸或抖动。溃。这种现象称为颠簸或抖动。在某段时间间隔里，进程实际要访问的页面集合。为了避免抖动，需要使在某段时间间隔里，进程实际要访问的页面集合。为了避免抖动，需要使工作集全部在内存中。工作集全部在内存中。（11）29.当系统发生抖动（thrashing）时，可用采取的有效措施是（A）1 撤销部
21、分进程 2 增加磁盘交换区的容量 3 提高用户进程的优先级A仅1 B.仅2 C.仅3 D.仅1和2 分页式虚拟存储管理系统中，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成固定值第27页，讲稿共33张，创作于星期日(09)46.请求分页管理系统中，假设某进程的页表内容如下所示：（页号|页框号|有效位（存在位）（0|101H|1）（1|0）（2|254H|1）。页面大小为4KB，一次内存的访问时间是100ms，一次快表（TLB）的访问时间是10ns，处理一次缺页的平均时间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）
22、和局部淘汰策略。假设（1）TLB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，缺页中断处理后，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。第28页，讲稿共33张，创作于星期日第29页，讲稿共33张，创作于星期日（10）46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）
23、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（访问位即使用位）。当该进程执行到时刻260时，要访问逻辑地址为17CAH的数据。请回答下列问题：（1）该逻辑地址对应的页号是多少？（2）若采用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。（3）若采用时钟（CLOCK）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（设搜索下一页的指针沿顺时针方向移动，且当前指向2号页框，示意图如下）第30页，讲稿共33张，创作于星期日第31页，讲稿共33张，创作于星期日例例 题
24、题1、段式和页式存储管理的地址结构很类似，但是它们有实质上的不同，以下错误的是（、段式和页式存储管理的地址结构很类似，但是它们有实质上的不同，以下错误的是（）A页式的逻辑地址是连续的，段式的逻辑地址可以不连续页式的逻辑地址是连续的，段式的逻辑地址可以不连续 B页式的地址是一维的，段式的地址是二维的页式的地址是一维的，段式的地址是二维的 C分页是操作系统进行的，分段是用户确定的分页是操作系统进行的，分段是用户确定的 D页式采用静态重定位方式，段式采用动态重定位方式页式采用静态重定位方式，段式采用动态重定位方式 2、在以下的存储管理方案中，能扩充主存容量的是（、在以下的存储管理方案中，能扩充主存容
25、量的是（）A 固定式分区分配固定式分区分配 B 可变式分区分配可变式分区分配 C 页式存储管理页式存储管理 D 分页虚拟存储管理分页虚拟存储管理3、段页式管理中，地址映像表是（、段页式管理中，地址映像表是（）A每个进程一张段表，一张页表每个进程一张段表，一张页表 B进程的每个段一张段表，一张页表进程的每个段一张段表，一张页表 C每个进程一张段表，每个段一张页表每个进程一张段表，每个段一张页表 D每个进程一张页表，每个段一张段表每个进程一张页表，每个段一张段表 4、一段页式存储器，地址结构如下所示、一段页式存储器，地址结构如下所示 23 10 9 0 该存储器最多容许该存储器最多容许16个段，请
26、填写每个部分的含义，计算每一段所容纳的页数和最大长度。个段，请填写每个部分的含义，计算每一段所容纳的页数和最大长度。5、采用、采用 _ 不会产生内部碎片。不会产生内部碎片。A分页式存储管理分页式存储管理 B分段式存储管理分段式存储管理C固定分区式存储管理固定分区式存储管理 D段页式存储管理段页式存储管理6页式虚拟存储管理的主要特点是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不要求进行缺页中断处理 D不要求进行页面置换不要求进行页面
27、置换 第32页，讲稿共33张，创作于星期日例例 题题7、可变式分区又称为动态分区，它是在系统运行过程中（）时动态建立的。、可变式分区又称为动态分区，它是在系统运行过程中（）时动态建立的。A在作业装入在作业装入 B在作业创建在作业创建 C在作业完成在作业完成 D在作业未装入在作业未装入8、计算机系统的二级存储包括（）、计算机系统的二级存储包括（）ACPU寄存器和主存缓冲区寄存器和主存缓冲区 B超高速缓存和内存储器超高速缓存和内存储器 CROM和和RAM D主存储器和辅助存储器主存储器和辅助存储器9、某页式存储管理系统中，地址寄存器长度为、某页式存储管理系统中，地址寄存器长度为24位，其中页号占位
28、，其中页号占14位，则主存的分块大小是（）字节位，则主存的分块大小是（）字节 A210 B10 C214 D22411、分页式虚拟存储管理系统中，页面的大小与可能产生的缺页中断次数（）。、分页式虚拟存储管理系统中，页面的大小与可能产生的缺页中断次数（）。A成正比成正比 B成反比成反比 C无关无关 D成固定值成固定值12、某虚拟存储器中的用户空间共有、某虚拟存储器中的用户空间共有32个页面，每页个页面，每页1KB，主存，主存16KB。假定某时候系统为用户的第。假定某时候系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为页分别分配的物理块号为5、10、4、7，虚拟地址，虚拟地址0A6F对应的物理地
29、址是（对应的物理地址是（126F）。）。13、覆盖和对换都需要从外存读入信息，所以覆盖是对换的别名。（错误）、覆盖和对换都需要从外存读入信息，所以覆盖是对换的别名。（错误）14、在某页式虚拟系统中，假定访问内存的时间是、在某页式虚拟系统中，假定访问内存的时间是10ms，平均缺页中断处理为，平均缺页中断处理为 25 ms，平静内缺页中断率为，平静内缺页中断率为5%，试计算在该虚拟系统中，平均有效访问时间是多少？试计算在该虚拟系统中，平均有效访问时间是多少？在内存：在内存：10 ms+10 ms=20 ms不在内存：不在内存：10 ms+25 ms+10 ms+10 ms=55 ms20 msX（1-5%）+55 msX5%=21.75 ms 第33页，讲稿共33张，创作于星期日