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第八讲 内存管理

操作系统内存管理复习过程

操作系统内存管理

操作系统内存管理 1. 内存管理方法 内存管理主要包括虚地址、地址变换、内存分配和回收、内存扩充、内存共享和保护等功能。 2. 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。 2.1 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。 2.2 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。 内碎片是占用分区内未被利用的空间,外碎片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)。 2.2.1 固定分区(nxedpartitioning)。 固定式分区的特点是把内存划分为若干个固定大小的连续分区。分区大小可以相等:这种作法只适合于多个相同程序的并发执行(处理多个类型相同的对象)。分区大小也可以不等:有多个小分区、适量的中等分区以及少量的大分区。根据程序的大小,分配当前空闲的、适当大小的分区。 优点:易于实现,开销小。 缺点主要有两个:内碎片造成浪费;分区总数固定,限制了并发执行的程序数目。 2.2.2动态分区(dynamic partitioning)。 动态分区的特点是动态创建分区:在装入程序时按其初始要求分配,或在其执行过程中通过系统调用进行分配或改变分区大小。与固定分区相比较其优点是:没有内碎

第3章 存储管理(1)答案

第五章内存管理(1) 一、单项选择题 1.存储管理的目的是。 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 解:存储管理的目的有两个,一是方便用户,二是提高内存利用率。本题答案为C。2.把作业空间中使用的逻辑地址变为内存中物理地址称为。 A.加载 B.重定位 C.物理化 D.逻辑化 解:在一般情况下,一个作业在装入时分配到的内存空间和它的地址空间是不一致的,因此,作业在CPU上运行时,其所要访问的指令、数据的物理地址和逻辑地址是不同的。显然,如果在作业装入或执行时,不对有关的地址部分加以相应的修改,将会导致错误的结果。这种将作业的逻辑地址变为物理地址的过程称为地址重定位。本题答案为B。 3.为了保证一个程序在主存中改变了存放位置之后仍能正确执行,则对主存空间应采用技术。 A.静态重定位 B.动态重定位 C.动态分配 D.静态分配 解:动态重定位采用动态运行装入方式,可以保证一个程序在主存中改变了存放位置后仍能正确执行。本题答案为B。 4.在存储管理中采用交换与覆盖,目的是。 A.从物理上扩充内存、 B.实现主存共享 C.节省存储空间 D.提高内存利用率 解:采用交换与覆盖技术可以提高内存利用率。本题答案为D。 5.是指将作业不需要或暂时不需要的部分移到外存,让出内存空间以调入其他所需数据。 A.覆盖技术 B.交换技术 C.虚拟技术 D.物理扩充 解:本题答案为B。 6.分区分配内存管理方式的主要保护措施是。 A.界地址保护 B.程序代码保护 C.数据保护 D.栈保护 解:在分区分配内存管理方式中,主要用上、下界寄存器保护分区,也称为界地址保护。本题答案为A。 7.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 解:在固定分区分配中,每个分区的大小可以不相等,但事先必须确定,运行时不能改变。本题答案为C。 8.在可变式分区存储管理中的拼接技术可以。 A.集中空闲分区 B.增加内存容量 C.缩短访问周期 D.加速地址转换 解:拼接是指通过移动将多个分散的小分区合并成一个大分区。本题答案为A。 9.在可变分区分配管理中,某一作业完成后,系统收回其内存空间,并与相邻区合并,为此修改空闲区说明表,造成空闲分区数减1的情况是。 A.无上邻空闲分区,也无下邻空闲分区 B.有上邻空闲分区,但无下邻空闲分区 C.有下邻空闲分区,但无上邻空闲分区

动态内存管理知识总结

1.标准链接库提供四个函数实现动态内存管理: (1)分配新的内存区域: void * malloc(size_t size); void *calloc(size_t count , size_t size); (2)调整以前分配的内存区域: void *realloc(void *ptr , size_t size); (3)释放以前分配的内存区域: void free(void *ptr); 2.void * malloc(size_t size); 该函数分配连续的内存空间,空间大小不小于size 个字节。但分配的空间中的内容是未知的。该函数空间分配失败则返回NULL。 3.void *calloc(size_t count , size_t size); 该函数也可以分配连续的内存空间,分配不少于count*size个字节的内存空间。即可以为一个数组分配空间,该数组有count个元素,每个元素占size个字节。而且该函数会将分配来的内存空间中的内容全部初始化为0 。该函数空间分配失败则返回NULL。 4. 以上两个分配内存空间的函数都返回void * (空类型指针或无类型指针)返回的指针值是“分配的内存区域中”第一个字节的地址。当存取分配的内存位置时,你所使用的指针类型决定如何翻译该位置的数据。以上两种分配内存空间的方法相比较,calloc()函数的效果更好。原因是它将分配得来的内存空间按位全部置0 。 5. 若使用上述两种分配内存的函数分配一个空间大小为0 的内存,函数会返回一个空指针或返回一个没有定义的不寻常指针。因此绝不可以使用“指向0 字节区域”的指针。 6. void *realloc(void *ptr , size_t size); 该函数释放ptr所指向的内存区域,并分配一个大小为size字节的内存区域,并返回该区域的地址。新的内存区域可以和旧的内存区域一样,开始于相同的地址。且此函数也会保留原始内存内容。如果新的内存区域没有从原始区域的地址开始,那么此函数会将原始的内容复制到新的内存区域。如果新的内存区域比较大,那么多出来部分的值是没有意义的。 7. 可以把空指针传给realloc()函数,这样的话此函数类似于malloc()函数,并得到一块内存空间。如果内存空间不足以满足内存区域分配的请求,那么realloc()函数返回一个空指针,这种情况下,不会释放原始的内存区域,也不会改变它的内容。 8. void free(void *ptr); 该函数释放动态分配的内存区域,开始地址是ptr,ptr的值可以是空指针。若在调用此函数时传入空指针,则此函数不起任何作用。 9. 传入free() 和realloc()函数的指针(若不为空指针时)必须是“尚未被释放的动态分配内存区域的起始地址”。否则函数的行为未定义。Realloc()函数也可以释放内存空间,例如:Char *Ptr = (char *)malloc(20); 如只需要10个字节的内存空间,且保留前十个字节的内容,则可以使用realloc()函数。 Ptr = Realloc(ptr,10); // 后十个字节的内存空间便被释放

操作系统实验之内存管理实验报告

学生学号 实验课成绩 武汉理工大学 学生实验报告书 实验课程名称 计算机操作系统 开 课 学 院 计算机科学与技术学院 指导老师姓名 学 生 姓 名 学生专业班级 2016 — 2017 学年第一学期

实验三 内存管理 一、设计目的、功能与要求 1、实验目的 掌握内存管理的相关内容,对内存的分配和回收有深入的理解。 2、实现功能 模拟实现内存管理机制 3、具体要求 任选一种计算机高级语言编程实现 选择一种内存管理方案:动态分区式、请求页式、段式、段页式等 能够输入给定的内存大小,进程的个数,每个进程所需内存空间的大小等 能够选择分配、回收操作 内购显示进程在内存的储存地址、大小等 显示每次完成内存分配或回收后内存空间的使用情况 二、问题描述 所谓分区,是把内存分为一些大小相等或不等的分区,除操作系统占用一个分区外,其余分区用来存放进程的程序和数据。本次实验中才用动态分区法,也就是在作业的处理过程中划分内存的区域,根据需要确定大小。 动态分区的分配算法:首先从可用表/自由链中找到一个足以容纳该作业的可用空白区,如果这个空白区比需求大,则将它分为两个部分,一部分成为已分配区,剩下部分仍为空白区。最后修改可用表或自由链,并回送一个所分配区的序号或该分区的起始地址。 最先适应法:按分区的起始地址的递增次序,从头查找,找到符合要求的第一个分区。

最佳适应法:按照分区大小的递增次序,查找,找到符合要求的第一个分区。 最坏适应法:按分区大小的递减次序,从头查找,找到符合要求的第一个分区。 三、数据结构及功能设计 1、数据结构 定义空闲分区结构体,用来保存内存中空闲分区的情况。其中size属性表示空闲分区的大小,start_addr表示空闲分区首地址,next指针指向下一个空闲分区。 //空闲分区 typedef struct Free_Block { int size; int start_addr; struct Free_Block *next; } Free_Block; Free_Block *free_block; 定义已分配的内存空间的结构体,用来保存已经被进程占用了内存空间的情况。其中pid作为该被分配分区的编号,用于在释放该内存空间时便于查找。size表示分区的大小,start_addr表示分区的起始地址,process_name存放进程名称,next指针指向下一个分区。 //已分配分区的结构体 typedef struct Allocate_Block { int pid; int size; int start_addr; char process_name[PROCESS_NAME_LEN]; struct Allocate_Block *next; } Allocate_Block; 2、模块说明 2.1 初始化模块 对内存空间进行初始化,初始情况内存空间为空,但是要设置内存的最大容量,该内存空间的首地址,以便之后新建进程的过程中使用。当空闲分区初始化

四川大学 操作系统上机实验 实验五 Windows虚拟存储器管理

实验报告 实验名称:Windows虚拟存储器管理 实验时间:2013年5月27日 实验人员:____郑笑凡___(姓名)__1143041243__(学号)____2011____(年级) 实验目的:1、了解Windows 2000/XP的内存管理机制,掌握页式虚拟存储技术。 2、理解内存分配原理,特别是以页面为单位的虚拟内存分配方法。 3、学会使用Windows 2000/XP下内存管理的基本API函数 实验环境:windows xp 实验步骤: 1、下载virtumem.cpp; 2、建立工程,将virtumen.cpp加入; 3、编译工程,观察结果,确信六种状态都出现至少一次,必要时可改程 序,方便观察结果; 4、看懂程序,按要求另写一段小程序; 5、编译,执行,观察结果。 6,总结。 实验陈述: 1、基础知识: pagefile.sys文件的位置在:__安装的系统盘根目录下____________________________________此文件的作用:____实现物理内存的扩展__________________________________________________ 改变此文件大小的方法:右击”我的电脑”,依次选择”属性”—“高级”—“性能选项”— “更改”_______________________________________ 虚拟地址空间中的页面分为:提交页面,保留页面,空闲页面 页面的操作可以分为:保留、提交、回收、释放、加锁 2、编程准备. 页面属性是在结构体MEMORY_BASIC_INFORMATION_的字段AllocationProtect 和字段中Protect体现出来的。 简述VirtualFree,VirtualPtotect,VirtualLock,VirtualUnlock,VirtualQuery的作用:_ VirtualFree:__释放虚存___________________________________________________ VirtualPtotect:_保留虚存_________________________________________________ VirtualLock:___加锁虚存_________________________________________________ VirtualUnlock:_解锁虚存________________________________________________ VirtualQuery:____查询虚存_______________________________________________ 3、编程 1)将virtumem.cpp加入工程,编译,执行。 是否能编译成功?是 请描述运行结果:

全面介绍Windows内存管理机制

全面介绍Windows内存管理机制及C++内存分配实例 文章整理: https://www.doczj.com/doc/b518152661.html, 文章来源: 网络- - 本文背景: 在编程中,很多Windows或C++的内存函数不知道有什么区别,更别谈有效使用;根本的原因是,没有清楚的理解操作系统的内存管理机制,本文企图通过简单的总结描述,结合实例来阐明这个机制。 本文目的: 对Windows内存管理机制了解清楚,有效的利用C++内存函数管理和使用内存。本文内容: 本文一共有六节,由于篇幅较多,故按节发表。 1.进程地址空间 1.1地址空间 ?32|64位的系统|CPU 操作系统运行在硬件CPU上,32位操作系统运行于32位CPU 上,64位操作系统运行于64位CPU上;目前没有真正的64位CPU。 32位CPU一次只能操作32位二进制数;位数多CPU设计越复杂,软件设计越简单。 软件的进程运行于32位系统上,其寻址位也是32位,能表示的空间是232=4G,范围从0x0000 0000~0xFFFF FFFF。 ?NULL指针分区 范围:0x0000 0000~0x0000 FFFF 作用:保护内存非法访问 例子:分配内存时,如果由于某种原因分配不成功,则返回空指针0x0000 0000;当用户继续使用比如改写数据时,系统将因为发生访问违规而退出。 那么,为什么需要那么大的区域呢,一个地址值不就行了吗?我在想,是不是因为不让8或16位的程序运行于32位的系统上呢?!因为NULL分区刚好范围是16的进程空间。 ?独享用户分区 范围:0x0001 0000~0x7FFE FFFF 作用:进程只能读取或访问这个范围的虚拟地址;超越这个范围的行为都 会产生违规退出。 例子: 程序的二进制代码中所用的地址大部分将在这个范围,所有exe 和dll文件都加载到这个。每个进程将近2G的空间是独享的。 注意:如果在boot.ini上设置了/3G,这个区域的范围从2G扩大为3G: 0x0001 0000~0xBFFE FFFF。 ?共享内核分区 范围:0x8000 0000~0xFFFF FFFF 作用:这个空间是供操作系统内核代码、设备驱动程序、设备I/O高速缓存、非页面内存池的分配、进程目表和页表等。 例子: 这段地址各进程是可以共享的。

内存管理

第八章内存管理 1.地址捆绑 输入队列:在磁盘上等待调入内存以便执行的进程形成了输入队列 捆绑是从一个地址到另一个地址的映射。 编译时:如果在编译时就知道进程将在内存中的驻留地址,那么就可生成绝对代码 加载时:如果在编译时并不知到进程将驻留在何处,那么编译器就必须生成可重定位代码执行时:如果进程在执行时可以从一个内存段转移到另一个内存段,那么捆绑必须延迟到执行时才进行 2.逻辑地址(相对地址,虚拟地址):CPU所生成的地址or 用户程序中使用的地址 物理地址(内存地址,绝对地址):内存单元所看到的地址 编译时和加载时的地址捆绑生成相同的逻辑地址和物理地址运行时不同 重定位寄存器(relocation register)即基址寄存器(base register) 内存管理单元(MMU):运行时实现从虚拟地址到物理地址的映射(map)的硬件设备 3.动态加载 ①所有的子程序只有在调用时才被加载 ②提高内存空间使用率,不用的子程序绝不会被装入内存 ③如果大多数代码需要处理异常情况时是非常有用的。 ④不需要操作系统的特别支持,通过程序设计实现。操作系统可能会为程序员提供实现动态装入的库函数。 4.动态链接库 ①动态链接直到执行时才进行链接。 ②利用动态链接,在映象中为每个库函数引用(library-routine reference)包含一个占位程序(stub)。占位程序是一小段代码,它指明了怎样定位驻留在内存中的库函数或函数不在内存中时怎样装入库。占位程序执行时,它检查所需的函数(routine)是否已经在内存中。如果没有,就把函数装入内存。或者以另外一种方式,占位程序用函数地址取代自身并执行这个函数。这样,下一次到达这段代码时,可以直接执行库函数(library routine)而无需动态

操作系统课程设计内存管理

内存管理模拟 实验目标: 本实验的目的是从不同侧面了解Windows 2000/XP 对用户进程的虚拟内存空间的管理、分配方法。同时需要了解跟踪程序的编写方法(与被跟踪程序保持同步,使用Windows提供的信号量)。对Windows分配虚拟内存、改变内存状态,以及对物理内存(physical memory)和页面文件(pagefile)状态查询的API 函数的功能、参数限制、使用规则要进一步了解。 默认情况下,32 位Windows 2000/XP 上每个用户进程可以占有2GB 的私有地址空间,操作系统占有剩下的2GB。Windows 2000/XP 在X86 体系结构上利用二级页表结构来实现虚拟地址向物理地址的变换。一个32 位虚拟地址被解释为三个独立的分量——页目录索引、页表索引和字节索引——它们用于找出描述页面映射结构的索引。页面大小及页表项的宽度决定了页目录和页表索引的宽度。 实验要求: 使用Windows 2000/XP 的API 函数,编写一个包含两个线程的进程,一个线程用于模拟内存分配活动,一个线程用于跟踪第一个线程的内存行为,而且要求两个线程之间通过信号量实现同步。模拟内存活动的线程可以从一个文件中读出要进行的内存操作,每个内存操作包括如下内容: 时间:操作等待时间。 块数:分配内存的粒度。 操作:包括保留(reserve)一个区域、提交(commit)一个区域、释放(release)一个区域、回收(decommit)一个区域和加锁(lock)与解锁(unlock)一个区域,可以将这些操作编号存放于文件。保留是指保留进程的虚拟地址空间,而不分配物理 存储空间。提交在内存中分配物理存储空间。回收是指释放物理内存空间,但在虚拟地址空间仍然保留,它与提交相对应,即可以回收已经提交的内存块。释放是指将物理存储和虚拟地址空间全部释放,它与保留(reserve)相对应,即可以释放已经保留的内存块。 大小:块的大小。 访问权限:共五种,分别为PAGE_READONLY,PAGE_READWRITE ,PAGE_EXECUTE,PAGE_EXECUTE_READ 和PAGE EXETUTE_READWRITE。可以将这些权限编号存放于文件中跟踪线程将页面大小、已使用的地址范围、物理内存总量,以及虚拟内存总量等信息显示出来。

《现代操作系统第四版》第三章答案

第三章内存管理习题 1.IBM360有一个设计,为了对2KB大小的块进行加锁,会对每个块分配一个4bit的密钥,这个密钥存在PSW(程序状态字)中,每次内存引用时,CPU都会进行密钥比较。但该设计有诸多缺陷,除了描述中所言,请另外提出至少两条缺点。 A:密钥只有四位,故内存只能同时容纳最多十六个进程;需要用特殊硬件进行比较,同时保证操作迅速。 2.在图3-3中基址和界限寄存器含有相同的值16384,这是巧合,还是它们总是相等?如果这只是巧合,为什么在这个例子里它们是相等的? A:巧合。基地址寄存器的值是进程在内存上加载的地址;界限寄存器指示存储区的长度。 3.交换系统通过紧缩来消除空闲区。假设有很多空闲区和数据段随机分布,并且读或写32位长的字需要10ns的时间,紧缩128MB大概需要多长时间?为了简单起见,假设空闲区中含有字0,内存中最高地址处含有有效数据。 A:32bit=4Byte===>每字节10/4=2.5ns 128MB=1282^20=2^27Byte 对每个字节既要读又要写,22.5*2^27=671ms 4.在一个交换系统中,按内存地址排列的空闲区大小是10MB,4MB,20MB,18MB,7MB,9MB,12MB,和15MB。对于连续的段请求: (a) 12MB (b) 10MB (c) 9MB

使用首次适配算法,将找出哪个空闲区?使用最佳适配、最差适配、下次适配算法呢? A:首次适配算法:20MB,10MB,18MB;最佳适配算法:12MB,10MB,9MB;最差适配算法:20MB;18MB;15MB;下次适配算法:20MB;18MB;9MB; 5.物理地址和虚拟地址有什么区别? A:实际内存使用物理地址。这些是存储器芯片在总线上反应的数字。虚拟地址是指一个进程的地址空间的逻辑地址。因此,具有32位字的机器可以生成高达4GB的虚拟地址,而不管机器的内存是否多于或少于4GB。 6.对下面的每个十进制虚拟地址,分別使用4KB页面和8KB页面计算虚拟页号和偏移量:20000,32768,60000。 A:转换为二进制分别为:0100111000100000 虚拟地址应该是16位1000000000000000 1110101001100000 4KB页面偏移量范围0~4027,需要12位来存储偏移量,剩下4位作为页号;同理8KB页面需要13位来存储偏移量,剩下3位作为页号;所以,4KB | 8KB 页号| 偏移量| 页号| 偏移量20000 | 0100 111000100000 | 010 0111000100000 32768 | 1000 000000000000 | 100 0000000000000 60000 | 1110 101001100000 | 111 0101001100000 7. 使用图3-9的页表,给出下面每个虚拟地址对应的物理地址:

两种常见的内存管理方法:堆和内存池

两种常见的内存管理方法:堆和内存池 本文导读 在程序运行过程中,可能产生一些数据,例如,串口接收的数据,ADC采集的数据。若需将数据存储在内存中,以便进一步运算、处理,则应为其分配合适的内存空间,数据处理完毕后,再释放相应的内存空间。为了便于内存的分配和释放,AWorks提供了两种内存管理工具:堆和内存池。 本文为《面向AWorks框架和接口的编程(上)》第三部分软件篇——第9章内存管理——第1~2小节:堆管理器和内存池。 本章导读 在计算机系统中,数据一般存放在内存中,只有当数据需要参与运算时,才从内存中取出,交由CPU运算,运算结束再将结果存回内存中。这就需要系统为各类数据分配合适的内存空间。 一些数据需要的内存大小在编译前可以确定。主要有两类:一类是全局变量或静态变量,这部分数据在程序的整个生命周期均有效,在编译时就为这些数据分配了固定的内存空间,后续直接使用即可,无需额外的管理;一类是局部变量,这部分数据仅在当前作用域中有效(如函数中),它们需要的内存自动从栈中分配,也无需额外的管理,但需要注意的是,由于这一部分数据的内存从栈中分配,因此,需要确保应用程序有足够的栈空间,尽量避免定义内存占用较大的局部变量(比如:一个占用数K内存的数组),以避免栈溢出,栈溢出可能破坏系统关键数据,极有可能造成系统崩溃。 一些数据需要的内存大小需要在程序运行过程中根据实际情况确定,并不能在编译前确定。例如,可能临时需要1K内存空间用于存储远端通过串口发过来的数据。这就要求系统具有对内存空间进行动态管理的能力,在用户需要一段内存空间时,向系统申请,系统选择一段合适的内存空间分配给用户,用户使用完毕后,再释放回系统,以便系统将该段内存空间回收再利用。在AWorks中,提供了两种常见的内存管理方法:堆和内存池。9.1 堆管理器

关于堆栈和指针(指针例子解释很好)

关于堆栈和指针 堆栈是一种执行“后进先出”算法的数据结构。 设想有一个直径不大、一端开口一端封闭的竹筒。有若干个写有编号的小球,小球的直径比竹筒的直径略小。现在把不同编号的小球放到竹筒里面,可以发现一种规律:先放进去的小球只能后拿出来,反之,后放进去的小球能够先拿出来。所以“先进后出”就是这种结构的特点。 堆栈就是这样一种数据结构。它是在内存中开辟一个存储区域,数据一个一个顺序地存入(也就是“压入——push”)这个区域之中。有一个地址指针总指向最后一个压入堆栈的数据所在的数据单元,存放这个地址指针的寄存器就叫做堆栈指示器。开始放入数据的单元叫做“栈底”。数据一个一个地存入,这个过程叫做“压栈”。在压栈的过程中,每有一个数据压入堆栈,就放在和前一个单元相连的后面一个单元中,堆栈指示器中的地址自动加1。读取这些数据时,按照堆栈指示器中的地址读取数据,堆栈指示器中的地址数自动减1。这个过程叫做“弹出pop”。如此就实现了后进先出的原则。 堆栈是计算机中最常用的一种数据结构,比如函数的调用在计算机中是用堆栈实现的。 堆栈可以用数组存储,也可以用以后会介绍的链表存储。 下面是一个堆栈的结构体定义,包括一个栈顶指针,一个数据项数组。栈顶指针最开始指向-1,然后存入数据时,栈顶指针加1,取出数据后,栈顶指针减1。 #define MAX_SIZE 100 typedef int DATA_TYPE; struct stack { DATA_TYPE data[MAX_SIZE]; int top; }; 堆栈是系统使用是临时存储区域。它是后进先出的数据结构。 C++主要将堆栈用于函数调用。当函数调用时,各种数据被推入堆栈顶部;函数终止后的返回地址、传递给函数的参数、函数返回的结果以及函数中声明的局部变量等等。因此当函数A调用函数B调用函数C,堆栈是增长了,但调用完成后,堆栈又缩小了。 堆是一种长期的存储区域。程序用C++的new操作符分配堆。对new的调用分配所需的内存并返回指向内存的指针。与堆栈不同,你必须通过调用new明确的分配堆内存。你也必须通过调用C++的delete 操作符明确的释放内存,堆不会自动释放内存。 如果C++中的一个类是定义在堆栈上的,就使用"."开访问它的成员。如果是定义在堆上的,就使用"->"指针来开访问。但在,"->"操作符也可以用在堆栈上的类。 什么是指针? 和其它变量一样,指针是基本的变量,所不同的是指针包含一个实际的数据,该数据代表一个可以找到实

操作系统第五版答案第7章内存管理

第7章内存管理 复习题: 7.1.内存管理需要满足哪些需求? 答:重定位、保护、共享、逻辑组织和物理组织。 7.2.为什么需要重定位进程的能力? 答:通常情况下,并不能事先知道在某个程序执行期间会有哪个程序驻留在主存中。 此外还希望通过提供一个巨大的就绪进程池,能够把活动进程换入和换出主存,以便使处理器的利用率最大化。在这两种情况下,进程在主存中的确切位置是不可预知的。 7.3.为什么不可能在编译时实施内存保护? 答:由于程序在主存中的位置是不可预测的,因而在编译时不可能检查绝对地址来确保保护。并且,大多数程序设计语言允许在运行时进行地址的动态计算(例如,通过计算数组下标或数据结构中的指针)。因此,必须在运行时检查进程产生的所有存储器访问,以便确保它们只访问了分配给该进程的存储空间。 7.4.允许两个或多个进程访问进程的某一特定区域的原因是什么? 答:如果许多进程正在执行同一程序,则允许每个进程访问该程序的同一个副本要比让每个进程有自己单独的副本更有优势。同样,合作完成同一任务的进程可能需要共享访问同一个数据结构。 7.5.在固定分区方案中,使用大小不等的分区有什么好处? 答:通过使用大小不等的固定分区:1.可以在提供很多分区的同时提供一到两个非常大的分区。大的分区允许将很大的进程全部载入主存中。2.由于小的进程可以被放入小的分区中,从而减少了内部碎片。 7.6.内部碎片和外部碎片有什么区别? 答:内部碎片是指由于被装入的数据块小于分区大小而导致的分区内部所浪费的空间。外部碎片是与动态分区相关的一种现象,它是指在所有分区外的存储空间会变成越来越多的碎片的。 7.7.逻辑地址、相对地址和物理地址间有什么区别? 答:逻辑地址是指与当前数据在内存中的物理分配地址无关的访问地址,在执行对内存的访问之前必须把它转化成物理地址。相对地址是逻辑地址的一个特例,是相对于某些已知点(通常是程序的开始处)的存储单元。物理地址或绝对地址是数据在主存中的实际位置。 7.8.页和帧之间有什么区别? 答:在分页系统中,进程和磁盘上存储的数据被分成大小固定相等的小块,叫做页。 而主存被分成了同样大小的小块,叫做帧。一页恰好可以被装入一帧中。 7.9.页和段之间有什么区别? 答:分段是细分用户程序的另一种可选方案。采用分段技术,程序和相关的数据被划分成一组段。尽管有一个最大段长度,但并不需要所有的程序的所有段的长度都相等。习题: 7.1. 2.3节中列出了内存管理的5个目标,7.1节中列出了5中需求。请说明它们是一致 的。 答: 重定位≈支持模块化程序设计; 保护≈保护和访问控制以及进程隔离; 共享≈保护和访问控制; 逻辑组织≈支持模块化程序设计; 物理组织≈长期存储及自动分配和管理.

操作系统实验五 Windows XP 虚拟内存管理

实验五 Windows XP 虚拟内存管理 一实验目的 1) 了解存储器管理以及虚拟存储器管理的基本原理 2)了解和学习Windows系统管理工具中关于内存管理的设置和使用; 二实验环境 需要准备一台运行Windows XP操作系统的计算机。 三背景知识 虚拟存储器技术是当代计算机中广泛采用的内存管理方案,在Windows XP中合理的进行虚拟内存的设置,可以更有效的提高系统的工作效率。利用系统自带的系统监视器可以查看虚拟内存的使用情况,根据使用情况可以灵活的进行虚拟内存的管理。 四实验内容与步骤 启动并进入Windows环境,单击Ctrl + Alt + Del键,或者右键单击任务栏,在快捷菜单中单击“任务管理器”命令,打开“任务管理器”窗口。 步骤1:当前机器中由你打开,正在运行的应用程序有: 1) 5.doc[兼容模式]-Microsoft Word 2) 常州大学-Windows Internet Explorer 3) 常州大学教务单点登录接入平台- Windows Internet Explorer 步骤2:单击“进程”选项卡,一共显示了 33 个进程。请试着区分一下,其中: 系统 (SYSTEM) 进程有 19 个,填入表2-1中。 表2-1 实验记录 映像名称用户名CPU使用率内存使用进程实现的功能Svchost.exe SYSTEM 00 4416K NT Kernel &System Service.exe SYSTEM 00 3272K Windows会话管理器 Sqlservr.ex e SYSTEM 00 9580K Client Server Runtime Process LMS.exe SYSTEM 00 2912K 服务和控制器应用程序MDM.exe SYSTEM 00 3424K Local Security Authority Process Inetinfo.exe SYSTEM 00 9780K 本地会话管理器服务Spoolsv.exe SYSTEM 00 5612K Windows 服务主进程 Ati2evxx.e xe SYSTEM 00 4024K 360主动防御服务模块 Svchost.exe SYSTEM 00 24912K Windows 登录应用程序Svchost.exe SYSTEM 00 5084K Windows 服务主进程Service.exe SYSTEM 00 3476K 服务和控制器应用程序Isass.exe SYSTEM 00 1736K Local Security Authority Process

操作系统内存管理原理

内存分段和请求式分页 在深入i386架构的技术细节之前,让我们先返回1978年,那一年Intel 发布了PC处理器之母:8086。我想将讨论限制到这个有重大意义的里程碑上。如果你打算知道更多,阅读Robert L.的80486程序员参考(Hummel 1992)将是一个很棒的开始。现在看来这有些过时了,因为它没有涵盖Pentium处理器家族的新特性;不过,该参考手册中仍保留了大量i386架构的基本信息。尽管8086能够访问1MB RAM的地址空间,但应用程序还是无法“看到”整个的物理地址空间,这是因为CPU寄存器的地址仅有16位。这就意味着应用程序可访问的连续线性地址空间仅有64KB,但是通过16位段寄存器的帮助,这个64KB大小的内存窗口就可以在整个物理空间中上下移动,64KB逻辑空间中的线性地址作为偏移量和基地址(由16位的段寄存器给处)相加,从而构成有效的20位地址。这种古老的内存模型仍然被最新的Pentium CPU支持,它被称为:实地址模式,通常叫做:实模式。 80286 CPU引入了另一种模式,称为:受保护的虚拟地址模式,或者简单的称之为:保护模式。该模式提供的内存模型中使用的物理地址不再是简单的将线性地址和段基址相加。为了保持与8086和80186的向后兼容,80286仍然使用段寄存器,但是在切换到保护模式后,它们将不再包含物理段的地址。替代的是,它们提供了一个选择器(selector),该选择器由一个描述符表的索引构成。描述符表中的每一项都定义了一个24位的物理基址,允许访问16MB RAM,在当时这是一个很不可思议的数量。不过,80286仍然是16位CPU,因此线性地址空间仍然被限制在64KB。 1985年的80386 CPU突破了这一限制。该芯片最终砍断了16位寻址的锁链,将线性地址空间推到了4GB,并在引入32位线性地址的同时保留了基本的选择器/描述符架构。幸运的是,80286的描述符结构中还有一些剩余的位可以拿来使用。从16位迁移到32位地址后,CPU的数据寄存器的大小也相应的增加了两倍,并同时增加了一个新的强大的寻址模型。真正的32位的数据和地址为程序员带了实际的便利。事实上,在微软的Windows平台真正完全支持32位模型是在好几年之后。Windows NT的第一个版本在1993年7月26日发布,实现了真正意义上的Win32 API。但是Windows 3.x程序员仍然要处理由独立的代码和数据段构成的64KB内存片,Windows NT提供了平坦的4GB地址空间,在那儿可以使用简单的32位指针来寻址所有的代码和数据,而不需要分段。在内部,当然,分段仍然在起作用,就像我在前面提及的那样。不过管理段的所有责任都被移给了操作系统。

第3章 存储管理 练习题

第3章存储管理 3.1 计算机系统中的存储器 3.2 重定位 1.主存的地址空间常称为P39 ( C ) A.逻辑地址空间 B.程序地址空间 C.物理地址空间 D.相对地址空间 2.支持程序浮动的地址转换机制是P40 ( D ) A. 页式地址转换 B. 段式地址转换 C. 静态重定位 D. 动态重定位 3.要保证一个程序在主存中被改变了存放位置后仍能正确执行,则对主存空间应采用下列 哪个技术。( B )A.静态重定位B.动态重定位C.动态分配D.静态分配 4.动态重定位是在下列哪种情况下完成的( C ) A. 作业执行前集中一次B.作业执行过程中集中一次 C.作业执行过程中D.作业执行过程中由用户完成 5.采用静态重定位方式装入的作业,在作业执行过程中进行地址转换的是( B ) A. 由软件和硬件相互配合 B. 由软件独立 C. 只需要硬件 D. 不需要 3.3 单用户连续存储管理 6.在以下存贮管理方案中,不适用于多道程序设计系统的是( A ) A. 单用户连续分配 B. 固定式分区分配 C. 可变式分区分配 D. 页式存贮管理 7.MS-DOS的内存空间采用的存储管理方式是( D )A.固定分区B.可变分区C.页式D.单连续 3.4 固定分区存储管理 8.采用固定分区方式管理主存储器的最大缺点是( B )A.不利于存储保护B.主存空间利用率不高 C.要有硬件的地址转换机构D.分配算法复杂 9.下面的存储管理方案中,可以采用静态重定位的是( A )A.固定分区B.可变分区C.页式D.段式 3.5 可变分区存储管理 10.每次分配时总是顺序查找空闲区表,找到第一个能满足作业长度要求的空闲区,此种分

Windows内存管理机制

Windows内存管理机制 在编程中,很多Windows或C++的内存函数不知道有什么区别,更别谈有效使用;根本的原因是,没有清楚的理解操作系统的内存管理机制,本文企图通过简单的总结描述,结合实例来阐明这个机制。 本文目的: 对Windows内存管理机制了解清楚,有效的利用C++内存函数管理和使用内存。 本文内容: 本文一共有六节,由于篇幅较多,故按节发表。其他章节请看本人博客的Windows内存管理及C++内存分配实例(一)(二)(三)(四)和(五)。 1. 进程地址空间 2.内存状态查询函数 3.内存管理机制--虚拟内存 (VM) 4.内存管理机制--内存映射文件 (Map) 5.内存管理机制--堆 (Heap) 使用场合 操作系统为每个线程都建立一个默认堆栈,大小为1M。这个堆栈是供函数调用时使用,线程内函数里的各种静态变量都是从这个默认堆栈里分配的。

堆栈结构 默认1M的线程堆栈空间的结构举例如下,其中,基地址为0x0004 0000,刚开始时,CPU的堆栈指针寄存器保存的是栈顶的第一个页面地址 0x0013 F000。第二页面为保护页面。这两页是已经分配物理存储器的可用页面。 随着函数的调用,系统将需要更多的页面,假设需要另外5页,则给这5页提交内存,删除原来页面的保护页面属性,最后一页赋予保护页面属性。 当分配倒数第二页0x0004 1000时,系统不再将保护属性赋予它,相反,它会产生堆栈溢出异常STATUS_STACK_OVERFLOW,如果程序没有处理它,则线程将退出。最后一页始终处于保留状态,也就是说可用堆栈数是没有1M的,之所以不用,是防止线程破坏栈底下面的内存(通过违规访问异常达到目的)。

Windows虚拟内存管理

基本概念【摘录】 每个进程都被赋予它自己的虚拟地址空间。对于32位进程来说,这个地址空间是4GB,因为32位指针可以拥有从0x000000000至0xFFFFFFFF之间的任何一个值。这使得一个指针能够拥有4 294 967 296个值中的一个值,它覆盖了一个进程的4GB虚拟空间的范围。这是相当大的一个范围。由于每个进程可以接收它自己的私有的地址空间,因此当进程中的一个线程正在运行时,该线程可以访问只属于它的进程的内存。属于所有其他进程的内存则隐藏着,并且不能被正在运行的线程访问。 注意在Windows 2000中,属于操作系统本身的内存也是隐藏的,正在运行的线程无法访问。这意味着线程常常不能访问操作系统的数据。Windows 98中,属于操作系统的内存是不隐藏的,正在运行的线程可以访问。因此,正在运行的线程常常可以访问操作系统的数据,也可以破坏操作系统(从而有可能导致操作系统崩溃)。在Windows 98中,一个进程的线程不可能访问属于另一个进程的内存。 前面说过,每个进程有它自己的私有地址空间。进程A可能有一个存放在它的地址空间中的数据结构,地址是0x12345678,而进程B则有一个完全不同的数据结构存放在它的地址空间中,地址是0x12345678。当进程A中运行的线程访问地址为0x12345678的内存时,这些线程访问的是进程A的数据结构。当进程B中运行的线程访问地址为0x12345678的内存时,这些线程访问的是进程B的数据结构。进程A中运行的线程不能访问进程B的地址空间中的数据结构。反之亦然。 记住,这是个虚拟地址空间,不是物理地址空间。该地址空间只是内存地址的一个范围。在你能够成功地访问数据而不会出现违规访问之前,必须赋予物理存储器,或者将物理存储器映射到各个部分的地址空间。 每个进程的虚拟地址空间都要划分成各个分区。地址空间的分区是根据操作系统的基本实现方法来进行的。不同的Windows内核,其分区也略有不同。

第8章 善于利用指针(1)

内存管理指针的基本概念指针应用实例指针作函数参数第8章指针(1)

复习回顾 上次课的内容: ◆局部变量和全局变量 ◆变量的作用域 ◆变量的生存期 ◆声明与定义 ◆内部函数 ◆外部函数◆你开始习惯写函数了吗? 2012是如何实现的?假定造成世界末日的上帝是一个程序员,作为一名合格的程序员,他绝不应该写出类似于“摧毁地球”这样的程序,而应该写一个“摧毁(行星)”的函数,然后把地球作为参数传进去!

C语言新手的晋级之路 第一步:萧规曹随 ◆在这一步要求按照教材或讲义上的程序实例进行原样 输入,运行一下程序看是否正确。 ◆在这一步,掌握C语言编程软件的使用方法(包括新 建、打开、熟练输入、编辑、保存、关闭C程序); 初步记忆新学章节的知识点;养成良好的编程风格( 是讲义提倡的而不是教材上的) ◆难点:小心数字1和字母l,字母o和数字0,中英文标 点符号的区别

C语言新手的晋级之路 第二步:移花接木 ◆在第一步输入的C程序的基础上进行试验性的修改, 运行一下程序看一看结果发生了什么变化,分析结果变化的原因,加深新学知识点的理解。 ◆可与第一步同步进行,“输入”可加深记忆,“修改 ”可加深理解,二者相辅相成,互相促进。 ◆友提,一次进行一处修改即可,免得把自己改晕了。

C语言新手的晋级之路 第三步:无中生有 ◆面对教材的例子题目,不参考教材,自己从头开始编 写程序。看能否写出正确运行的代码。 ◆初学者易犯的错误:scanf格式控制和输入不匹配或把变量 名当地址作参数,使用未定义的变量、漏掉或多写“;”、“{” 与“}”、“(”与“)”不匹配,控制语句(选择、分支、循环)的格式不正确,调用库函数没有包含相应头文件,调用未声明 的函数、调用函数时实参和形参不匹配、数组边界越界等等 ◆要学会看编程工具的错误信息提示:双击错误提示光标可 跳转到发生错误的行,如果该行没有错误就往前查找。错误要一 个一个修改,每改完一次编译一下程序。

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