操作系统概论-3存储器管理
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一、单项选择题7.计算机主存储器中,存储单元的编址单位是( )A.二进制位B.字节C.字D.块8.计算机系统中,存取速度最快的存储器是( )A.寄存器B.主存储器C.高速缓冲存储器D.辅助存储器9.减少可变分区存储管理中碎片的措施是( )A.增大分区长度B.增加分区数目C.采用移动技术D.减少分区长度10.可变分区存储管理中,通常分配最快的算法是( )A.最先适应分配B.最优适应分配C.最坏适应分配D.随机分配7、存储管理中的地址转换(重定位)指的是( )A、将绝对地址转换成逻辑地址B、将物理地址转换成逻辑地址C、将逻辑地址转换成绝对地址D、将物理地址转换成相对地址8、页式管理系统中,页面调度算法淘汰最近使用次数最少的算法是( )A、FIFOB、FILOC、LRUD、LFU9、可以采用静态重定位方式转换地址的管理内存方案是( )A、页式管理B、页式虚拟管理C、可变分区管理D、固定分区管理8.处理器不能..直接访问的存储器是()A.寄存器B.高速缓冲存储器C.主存储器D.辅助存储器9.断电停机后,存储信息随之消失的存储器是()A.磁盘B.磁带C.主存储器D.U盘10.处于运行状态的操作系统程序应放在()A.寄存器中B.高速缓冲存储器中C.主存储器中D.辅助存储器中8.价格昂贵、存取速度最快,但容量较小的存储器是()A.寄存器B.高速缓冲存储器C.主存储器D.辅助存储器9.程序状态字寄存器是属于()A.指令寄存器B.通用寄存器C.控制寄存器D.时钟寄存器10.处理器中仅设置一个界限寄存器的存储管理方式是()A.页式存储管理B.可变分区存储管理C.固定分区存储管理D.单用户连续存储管理7、处理器不能..直接访问的存储器是()A、寄存器B、高速缓冲存储器C、主存储器D、光盘)A、256和65536B、255和65535C、256和65535D、255和655369、页式存储管理中,作业运行时,该作业的页表是放在()A、磁盘B、主存系统区C、主存用户区D、用户程序7.可用来长期存储大量信息的存储器是( )A.寄存器B.高速缓冲存储器C.主存储器D.辅助存储器8.可变分区存储管理的主存分配算法中,查找次数最少的是( )A.随机适应分配算法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9.页式存储管理中,作业运行时,该作业的页表是放在( )A.磁盘中B.主存系统区中C.主存用户区中D.用户程序中7.基址寄存器和界限寄存器是属于()A.指令寄存器B.通用寄存器C.控制寄存器D.时钟寄存器8.存储管理实际管理的是()A.辅助存储器B.全部主存储器C.主存储器中的用户区D.主存储器中的系统区9.页式存储管理中,若不使用快表,则采用二级页表时,每访问一个操作数要访问主存()A.1次B.2次C.3次D.4次10.存储介质上可连续存储信息的一个区域称为“块”,下列关于“块”的错误..概念是()A.块是主存储器与存储设备进行信息交换的逻辑单位B.每次交换总是交换一块或整数块信息C.存储设备的类型是决定块的大小的因素之一D.信息传输的效率是决定块的大小的因素之一7.下列存储设备中,存取速度最快的是( )A.RAMB.硬盘C.光盘D.U盘8.对页式管理中页表的描述,正确的是( )A.页表主要指出主存中块号与磁盘中块号的对应关系B.每个作业的页表长度是固定的,由操作系统指定C.每个作业的页表长度是不同的,由作业所占页的多少而定D.每个作业的页表长度是不同的,由用户事先指定9.存储管理实际上是管理( )A.主存中的操作系统部分B.主存中的用户区域C.整个主存储器D.主存和辅存7.主存储器中,存储单元通常使用的编址单位是A.字B.字节C.块D.二进制位8.处理器中设置有上限寄存器和下限寄存器的存储管理是A.单用户连续B.固定分区C.可变分区D.页式虚拟9.关于虚拟存储器技术的概念,不正..确.的是采用该技术时A.允许用户的逻辑地址空间大于主存的绝对地址空间B.用户的逻辑地址空间的大小由计算机的地址结构和磁盘容量决定C.比较适用于大型作业的运行D.比较适用于多个小型作业的运行7、某一主存储器容量为1M的计算机,分割成4K的等长块。
操作系统实验报告三存储器管理实验操作系统实验报告三:存储器管理实验一、实验目的本次存储器管理实验的主要目的是深入理解操作系统中存储器管理的基本原理和方法,通过实际操作和观察,掌握内存分配与回收的算法,以及页面置换算法的工作过程和性能特点,从而提高对操作系统资源管理的认识和实践能力。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10,编程语言为 C++,开发工具为 Visual Studio 2019。
三、实验内容1、内存分配与回收算法实现首次适应算法(First Fit)最佳适应算法(Best Fit)最坏适应算法(Worst Fit)2、页面置换算法模拟先进先出页面置换算法(FIFO)最近最久未使用页面置换算法(LRU)时钟页面置换算法(Clock)四、实验原理1、内存分配与回收算法首次适应算法:从内存的起始位置开始,依次查找空闲分区,将第一个能够满足需求的空闲分区分配给进程。
最佳适应算法:在所有空闲分区中,选择能够满足需求且大小最小的空闲分区进行分配。
最坏适应算法:选择空闲分区中最大的分区进行分配。
2、页面置换算法先进先出页面置换算法:选择最早进入内存的页面进行置换。
最近最久未使用页面置换算法:选择最近最长时间未被访问的页面进行置换。
时钟页面置换算法:给每个页面设置一个访问位,在页面置换时,从指针指向的页面开始扫描,选择第一个访问位为0 的页面进行置换。
五、实验步骤1、内存分配与回收算法实现定义内存分区结构体,包括分区起始地址、大小、是否已分配等信息。
实现首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法的函数。
编写测试程序,创建多个进程,并使用不同的算法为其分配内存,观察内存分配情况和空闲分区的变化。
2、页面置换算法模拟定义页面结构体,包括页面号、访问位等信息。
实现先进先出页面置换算法、最近最久未使用页面置换算法和时钟页面置换算法的函数。
编写测试程序,模拟页面的调入和调出过程,计算不同算法下的缺页率,比较算法的性能。
操作系统存储器管理在计算机系统中,操作系统的存储器管理是一项至关重要的任务。
它就像是一位精明的管家,负责合理地分配和管理计算机的内存资源,以确保各个程序能够高效、稳定地运行,同时避免出现资源浪费和冲突的情况。
要理解存储器管理,首先得明白什么是存储器。
简单来说,存储器就是计算机用于存储数据和程序的地方。
它就像一个巨大的仓库,里面存放着各种各样的“货物”(数据和程序)。
而操作系统的存储器管理功能,就是要确保这些“货物”能够被妥善地存放和取出,并且在需要的时候能够快速找到。
在存储器管理中,有几个关键的概念需要了解。
首先是地址空间。
每个程序在运行时,都认为自己拥有一个从0 开始的连续的地址空间。
但实际上,这些地址是虚拟的,通过操作系统的映射,才能对应到实际的物理存储器地址。
这就好比每个租客都认为自己住在从 1 号开始的连续房间,但实际上房东会根据实际情况进行分配。
接下来是分页和分段。
分页是将存储器空间划分成固定大小的页,分段则是根据程序的逻辑结构将其划分成不同的段。
分页的好处是管理简单,易于分配和回收内存;分段则更符合程序的逻辑结构,方便程序的编写和理解。
那么,操作系统是如何进行存储器管理的呢?首先是内存分配。
当一个程序需要运行时,操作系统会为其分配一定的内存空间。
这就像是给租客分配房间,要根据租客的需求和房屋的空闲情况来决定。
分配的策略有很多种,比如最先适配法、最佳适配法和最差适配法等。
最先适配法就是从内存的开头开始查找,找到第一个足够大的空闲区域就分配给程序。
这种方法简单快捷,但容易导致内存碎片的产生。
最佳适配法会查找整个内存空间,找到大小最接近程序需求的空闲区域进行分配。
这种方法可以减少内存碎片,但查找的时间较长。
最差适配法则是选择最大的空闲区域进行分配,虽然可以避免产生太小而无法使用的碎片,但可能会导致大的程序无法得到足够的内存。
内存回收也是存储器管理的重要环节。
当一个程序结束运行或者释放了一部分内存时,操作系统需要将这些内存回收,以便再次分配给其他程序使用。
第四章存储管理4.1 概述存储器和中央处理器(CPU)一样是计算机系统的重要组成部分。
它为操作系统、各种系统程序和用户程序所共享。
存储器空间被划分成系统存储区(简称系统区)和用户作业存储区(简称用户区)两大部分。
存储器管理讨论的主要对象是内存的用户区。
4.1.1 信息的二级存储主存: 划分成系统存储区(简称系统区)和用户作业存储区(简称用户区)两大部分。
系统区存放操作系统与硬件的接口信息(新旧PSW、定时时间、I/O工作情况)、操作系统的管理信息(PCB)和驱动程序、标准子程序等。
辅助存储器:提供大容量存储空间4.1.2 存储器管理的功能1.存储器管理的基本目的是:①充分发挥内存的利用率;②为用户使用存储器提供方便。
2.存储器管理的功能可以归纳为4个方面。
(1)内存分配:为多个程序分配内存空间,各程序在规定的那一部分内存空间里运行。
内存分配的主要方式有静态分配和动态分配。
(2)地址重定位(地址转换):把程序的逻辑地址变换为存储器的物理地址。
地址重定位的方式有静态重定位和动态重定位。
(3)内存空间的共享与保护:对操作系统以及各用户的信息提供保护措施。
(4)内存扩充:通过软件方法扩充逻辑存储空间。
4.2 重定位4.2.1 地址空间和存储空间源程序经过汇编或编译后再经过连接形成程序的装配模块形式,即转换为相对地址编址形式,它是以0为基址顺序进行编址的。
相对地址又叫逻辑地址或虚地址。
逻辑地址空间(简称地址空间)是逻辑地址的集合,物理地址空间(简称存储空间)是物理地址的集合。
4.2.2地址重定位所谓地址重定位是指把程序空间中的逻辑地址转换为存储空间的物理地址的过程.又称为地址映射。
地址重定位的方式有静态重定位和动态重定位。
静态重定位是在程序目标模块装入时由装入程序完成的。
装入程序把目标模块中的逻辑地址与本程序在内存中的起始地址相加得到正确的物理地址。
(亦称绝对装入方式)(P96 图4.2 静态地址再定位)优点:容易实现,无需硬件支持,可由专门设计的程序来完成。
简述存储器管理的功能一、存储器管理的概述存储器是计算机中负责存储数据和指令的设备,它是计算机系统中最基本的组成部分之一。
而存储器管理则是指操作系统对计算机内存进行管理和控制的过程。
它可以有效地利用内存资源,使得计算机系统能够更加高效地运行。
二、存储器管理的功能1. 内存分配内存分配是指操作系统将可用的内存空间分配给需要使用内存的程序或进程。
通过内存分配,操作系统可以保证每个程序都有足够的内存空间来执行其任务,从而实现了多任务处理。
2. 内存保护内存保护是指操作系统通过硬件和软件手段来确保每个程序只能访问自己被授权访问的内存区域。
这样可以避免程序之间相互干扰或者互相破坏,同时也可以防止恶意程序对系统造成损害。
3. 内存回收内存回收是指操作系统在一个进程或者程序不再需要使用某个内存区域时,将该区域释放出来以供其他进程或者程序使用。
这样可以避免浪费计算机资源,并且提高了计算机整体性能。
4. 虚拟内存管理虚拟内存管理是指操作系统将硬盘空间作为虚拟内存,以扩展计算机的物理内存。
当物理内存不足时,操作系统会将一部分暂时不需要使用的数据和程序放到硬盘上,从而释放出物理内存供其他程序使用。
5. 内存共享内存共享是指多个进程或者程序可以共享同一块内存区域。
这样可以避免多个进程或者程序同时使用相同的数据时,造成重复占用内存空间的浪费,并且可以提高计算机整体性能。
6. 内存优化内存优化是指操作系统通过对内存进行调整和优化,以提高计算机整体性能。
例如,可以通过调整页面大小、页面置换算法等方式来减少页面交换次数和延迟时间,从而提高计算机的响应速度。
三、结论综上所述,存储器管理在计算机系统中起着非常重要的作用。
它可以有效地利用内存资源,保证每个程序都有足够的内存空间来执行其任务,并且通过各种手段来保护、回收、共享和优化内存资源,从而提高计算机整体性能。
操作系统:存储器管理⽬录存储器管理随着计算机技术的发展,系统软件和应⽤软件在种类、功能上都急剧地膨胀。
存储器容量扩⼤仍不能满⾜现代软件发展的需要,因此存储器仍然是⼀种宝贵⽽⼜稀缺的资源。
存储器管理的主要对象是内存,对存储器的管理直接影响到存储器的利⽤率和系统性能也。
对外存的管理与对内存的管理相类似,只是外存主要是⽤来存放⽂件。
存储器在计算机执⾏时⼏乎每⼀条指令都涉及对存储器的访问,因此要求存储器的速度必须⾮常快,能与处理机的速度相匹配。
此外还要求存储器具有⾮常⼤的容量,且价格还应很便宜。
但是实际上鱼和熊掌不可兼得,所以在现代计算机系统中都采⽤了多层结构的存储器系统。
存储器的层次结构对于通⽤计算机⽽⾔,存储层次⾄少应具有三级:CPU 寄存器、主存、辅存。
实际情况下还可以根据具体的功能细分为寄存器、⾼速缓存、主存储器、磁盘缓存、固定磁盘、可移动存储介质等 6 层。
在存储层次中的层次越⾼,则存储介质越靠近 CPU、访问速度越快,相对的价格也越⾼且存储容量也越⼩。
寄存器、⾼速缓存、主存储器和磁盘缓存均属于操作系统存储管理的管辖范畴,掉电后它们中存储的信息不再存在。
⽽低层的固定磁盘和可移动存储介质则属于设备管理的管辖范畴,存储的信息将被长期保存。
可执⾏存储器寄存器和主存储器⼜被称为可执⾏存储器,进程可以在很少的时钟周期内使⽤⼀条 load 或 store 指令对可执⾏存储器进⾏访问。
对辅存的访问则需要通过 I/O 设备实现,在访问中将涉及到中断、设备驱动程序以及物理设备的运⾏,辅存的所需耗费的时间远远⾼于访问可执⾏存储器的时间。
操作系统的存储管理负责对可执⾏存储器的分配、回收,以及提供在存储层次间数据移动的管理机制。
寄存器具有与处理机相同的速度,对寄存器的访问速度最快,但价格昂贵且容量笑。
主存储器简称内存或主存,是计算机系统中的主要部件,⽤于保存进程运⾏时的程序和数据。
通常处理机都是从主存储器中取得指令和数据的,并将其所取得的指令放⼊指令寄存器中,所读取的数据装⼊到数据寄存器中,或者将寄存器中的数据存⼊到主存储器。
操作系统中存储器管理的主要功能存储器管理是操作系统中的核心组成部分之一,它主要负责管理计算机中的存储器资源,以便有效地分配和利用存储空间,并且为不同的程序和进程提供安全的访问。
在操作系统中,存储器管理的主要功能包括内存分配、内存保护、内存扩充、内存回收和换页操作。
内存分配内存分配是指操作系统根据进程的需要以及存储器的可用空间,为进程分配合适的内存空间。
在操作系统启动时,它会将系统的内存划分为多个连续的内存块,每个内存块可以用来存储一个进程或一部分进程。
内存分配可以通过两种方式进行:静态分配和动态分配。
静态分配是在程序编译或装载时进行的,操作系统会为每个进程分配固定大小的内存空间。
这种方式简单、高效,但是会导致内存的浪费和碎片化的问题。
动态分配则是在程序运行时进行的,操作系统根据进程的需要动态地分配内存空间,使得进程能够根据实际需求来使用存储空间。
内存保护内存保护是操作系统中存储器管理的重要功能之一,它主要通过权限控制来保护进程的内存空间。
每个进程被分配的内存空间应该是相互独立的,进程之间不能相互干扰或篡改彼此的数据。
操作系统通过给每个进程设置访问权限,限制进程对其他进程内存空间的访问,从而保护了每个进程的数据安全。
为了实现内存保护,操作系统使用地址映射、地址转换和访问控制等方法。
地址映射将逻辑地址转换为物理地址,以便进程能够正确访问内存。
地址转换是通过分页或分段的方式来实现的,将逻辑地址划分为不同的页或段,并映射到实际的物理地址上。
访问控制则是通过设置访问权限位来限制进程对内存空间的访问。
内存扩充随着计算机系统的发展,存储器的容量需求也越来越大。
内存扩充是操作系统中存储器管理的重要任务之一,它可以通过两种方式实现:覆盖和交换。
覆盖是指将进程的一部分数据从内存中移出,然后将新的数据加载到内存中。
这种方式适用于内存空间有限的情况下,可以有效地利用存储资源。
但是,由于数据的移动会导致额外的开销和延迟,因此需要谨慎使用。