操作系统费翔林骆斌ch4-4.5虚拟存储管理
- 格式:ppt
- 大小:1.21 MB
- 文档页数:86
操作系统-存储管理(4)段页式虚拟存储物理地址:⼜称绝对地址,即程序执⾏所使⽤的地址空间(处理器执⾏指令时按照物理地址进⾏)逻辑地址:⼜称相对地址,即⽤户编程所使⽤的地址空间,从0开始编号,有两种形式:⼀维逻辑地址(地址)⼆维逻辑地址(段号:段内地址)主存储器空间的分配与去配:分配:进程装⼊主存时,存储管理软件进⾏具体的主存分配操作,并设置⼀个表格记录主存空间的分配情况去配:当某个进程撤离或主动归还主存资源时,存储管理软件要收回它所占⽤的全部或者部分存储空间,调整主存分配表信息主存储器空间的共享:多个进程共享主存储器资源:多道程序设计技术使若⼲个程序同时进⼊主存储器,各⾃占⽤⼀定数量的存储空间,共同使⽤⼀个主存储器多个进程共享主存储器的某些区域:若⼲个协作进程有共同的主存程序块或者主存数据块多道程序设计需要复⽤主存:按照分区复⽤:主存划分为多个固定/可变尺⼨的分区,⼀个程序/程序段占⽤⼀个分区按照页架复⽤:主存划分成多个固定⼤⼩的页架,⼀个程序/程序段占⽤多个页架装载程序/加载器(loader)把可执⾏程序装⼊内存的⽅式有:绝对装载可重定位装载动态运⾏时装载地址转换:⼜称重定位,即把可执⾏程序逻辑地址转换成绝对地址,可分为:静态地址重定位:由装载程序实现装载代码模块的加载和地址转换(⽆需硬件⽀持),把它装⼊分配给进程的内存指定区域,其中所有指令代码和数据的逻辑地址在执⾏前⼀次全部修改为内存物理地址。
早期单任务单⽤户OS使⽤。
动态地址重地位:由装载程序实现装载代码模块的加载,把它装⼊进程的内存在指定区域,但对链接程序处理过的应⽤程序逻辑地址不做修改,程序内存起始地址被置⼊重定位寄存器(基址寄存器)。
程序执⾏过程中每当CPU访问程序和数据引⽤内存地址时,由硬件地址转换机构截取此逻辑地址并加上重定位寄存器的值。
运⾏时链接地址重定位存储保护:为避免主存中的多个进程相互⼲扰,必须对主存中的程序和数据进⾏保护。
操作系统的虚拟存储管理与页式存储技术操作系统是计算机系统中非常重要的一个组件,它负责管理计算机硬件和软件资源,协调各个应用程序的执行,以及提供用户与计算机之间的接口。
虚拟存储管理是操作系统中的一个核心功能,它通过将主存(内存)和辅存(磁盘)结合起来,在有限的主存空间中管理多个应用程序的运行和数据存储。
页式存储技术是一种常用的虚拟存储管理技术,下面将详细介绍虚拟存储管理以及页式存储技术的原理和实现方式。
一、虚拟存储管理的概念和原理虚拟存储管理是一种用于管理计算机主存和辅存的技术,它将辅存中的数据自动地转移到主存中,并且能够在程序运行时动态地分配和回收主存空间。
通过虚拟存储管理,即使计算机的主存空间有限,也可以实现更多应用程序的并发执行和大规模数据的存储与处理。
虚拟存储管理的主要原理是将辅存中的数据划分为若干个固定大小的存储块,称为页面(Page)。
同样,主存也被划分为与辅存页面大小相同的存储块,称为页框(Page Frame)。
每个页面和页框都有唯一的标识符,用于管理和映射页面到页框的关系。
当一个应用程序需要访问或执行某个页面时,操作系统将其从辅存中读入一个空闲的页框,并将其映射到相应的页面标识符。
如果主存中没有空闲的页框,则需要使用一定的页面置换算法将某个页面替换出去,以腾出页框给新的页面使用。
虚拟存储管理能够有效地利用计算机的主存资源,并且能够在不同的应用程序之间进行数据保护和隔离。
通过页面和页框的映射关系,操作系统可以实现虚拟地址空间的划分和隔离,每个应用程序都认为自己独占了整个计算机的内存空间,而不需要关心其他应用程序的存在。
二、页式存储技术的实现方式页式存储技术是一种基于虚拟存储管理的实现方式,它将主存和辅存划分为固定大小的页面,并且使用页表来管理页面和页框的映射关系。
下面将详细介绍页式存储技术的实现方式。
1. 页面和页框的划分页式存储技术将辅存和主存划分为固定大小的页面和页框,通常大小为2的幂次方,例如2KB、4KB或者16KB等。
操作系统第五版费祥林-课后习题答案参考1. 习题一a) 内容描述:- 系统调用是操作系统提供给用户程序的一组接口,用于访问操作系统的功能和服务。
- 系统调用是以进程的方式运行的,通过软中断或硬中断触发,并返回一个状态值,表示系统调用的执行结果。
b) 答案:系统调用的主要目的是提供一种安全的方式,让用户程序能够访问操作系统的特权功能。
通过系统调用,用户程序可以进行文件操作、网络通信、进程管理等功能。
2. 习题二a) 内容描述:- 进程是计算机中正在运行的程序的实例。
- 进程由程序代码、相关数据和执行上下文组成。
- 进程拥有自己的虚拟内存空间、寄存器状态和资源。
- 进程可以通过操作系统的调度机制进行切换和调度。
b) 答案:进程的主要特征包括并发性、独立性和随机性。
并发性指的是多个进程可以同时存在和执行;独立性指的是进程拥有独立的资源和执行上下文;随机性指的是进程的执行顺序和时间不确定。
3. 习题三a) 内容描述:- 死锁是指两个或多个进程因为竞争有限的资源而无法继续执行的状态。
- 死锁发生的原因包括互斥、占有且等待、不可抢占和循环等待。
b) 答案:死锁的预防和避免是操作系统中重要的问题。
预防死锁的方法包括破坏死锁产生的条件,如破坏互斥条件、破坏占有且等待条件等;避免死锁的方法包括资源分配图和银行家算法。
4. 习题四a) 内容描述:- 页面置换算法是操作系统中用于管理虚拟内存的重要手段。
- 页面置换算法的目标是在有限的物理内存空间中有效地管理大量的进程和页面。
- 常见的页面置换算法有FIFO、LRU和LFU等。
b) 答案:页面置换算法的选择依赖于系统的具体需求和资源限制。
FIFO算法是最简单的页面置换算法,它总是选择最先进入内存的页面进行置换;LRU算法则是根据页面最近被访问的频率进行置换;LFU算法是根据页面被访问的次数进行置换。
5. 习题五a) 内容描述:- 文件系统是操作系统中负责管理文件和目录的一组服务和数据结构。
操作系统教程第五版费翔林课后答案本文是针对操作系统教程第五版费翔林书籍中的课后题目提供的答案解析。
在这个教程中,费翔林教授详细介绍了操作系统的基本概念、原理和实践,涵盖了进程管理、内存管理、文件系统、设备管理等各个方面。
通过对这些课后题目的解答,可以更好地理解和巩固操作系统的知识。
第一章:引论1.什么是操作系统?它的主要目标是什么?–答案:操作系统是一种控制和管理计算机硬件和软件资源的系统软件。
操作系统的主要目标是为用户提供一个方便、高效、安全的计算机环境。
2.请简要描述操作系统的角色和功能。
–答案:操作系统有几个角色和功能:•资源管理:操作系统管理计算机的各种硬件资源,包括处理器、内存、存储设备和输入输出设备。
•进程管理:操作系统创建、调度和终止进程,以及处理进程间的通信和同步。
•内存管理:操作系统分配和回收内存,管理虚拟内存,以及处理内存的保护和共享机制。
•文件系统:操作系统管理文件和目录的存储和访问,提供文件的创建、读取、写入和删除等操作。
•设备管理:操作系统管理计算机的输入输出设备,包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
•用户接口:操作系统提供了与计算机交互的界面,包括命令行界面和图形用户界面等。
第二章:进程管理1.什么是进程?进程的状态有哪些?–答案:进程是指在计算机中正在运行的程序的实例。
进程的状态包括:•就绪:进程已经准备好执行,但是还没有被分配到处理器。
•运行:进程正在处理器上执行。
•阻塞:进程由于某些原因不能继续执行,需要等待某个事件的发生。
•终止:进程已经完成或被终止,等待被操作系统回收。
2.请简要描述进程的创建、终止和状态切换的过程。
–答案:进程的创建是通过调用系统调用来完成的,系统为新进程分配资源,并设置进程的初始状态。
进程的终止可以是正常终止(调用系统调用进行退出)或异常终止(例如发生错误)。
进程状态之间的切换通过操作系统的调度算法来实现,例如从就绪状态切换到运行状态,或从运行状态切换到阻塞状态。
操作系统骆斌第六版课后答案操作系统是计算机科学中的一门重要课程,它研究计算机系统的设计、实现和管理,对于理解计算机内部工作原理和技术发展具有重要意义。
骆斌的《操作系统》第六版是该领域的经典教材,本文将为读者提供该教材的第六版课后答案,帮助您更好地学习和理解操作系统的相关知识。
第一章绪论1. 什么是操作系统?操作系统是计算机系统中的核心软件,它负责管理和控制计算机的硬件资源,提供用户界面和程序运行环境,以及进行各种系统任务的支持和管理。
2. 操作系统的功能有哪些?操作系统的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理和设备管理。
进程管理负责进程的创建、调度和同步;内存管理负责内存的分配、回收和保护;文件系统管理负责文件的存储和管理;设备管理负责对设备的分配、控制和调度。
3. 操作系统与应用程序、硬件之间的关系是什么?操作系统是位于应用程序和硬件之间的一层软件,它作为一个中介,为应用程序提供运行环境和服务,同时管理和控制硬件资源的分配和使用。
第二章进程管理1. 什么是进程?进程是计算机中正在执行的程序的实例,它拥有独立的执行流和运行环境。
进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。
2. 进程状态有哪些?分别表示什么含义?进程状态包括就绪状态、运行状态和阻塞状态。
就绪状态表示进程已经准备好执行,等待CPU资源;运行状态表示进程正在执行;阻塞状态表示进程由于等待某些事件而无法执行。
3. 进程调度的目标是什么?进程调度的主要目标是提高系统的资源利用率和响应时间,使得多个进程能够公平地竞争CPU资源,并保证系统的稳定性和高效性。
第三章内存管理1. 什么是虚拟内存?虚拟内存是指操作系统将物理内存和磁盘空间组合起来,为每个进程提供了一个虚拟的地址空间。
虚拟内存通过页表机制实现地址映射,使得进程能够以统一的方式使用内存。
2. 页表是什么?它的作用是什么?页表是用于进行虚拟地址到物理地址的转换的数据结构,它记录了虚拟内存中每个页面与物理内存中的帧之间的映射关系。
(完整版)操作系统第五版费祥林_课后习题答案解析参考(可编辑修改word版)第⼀章操作系统概论1、有⼀台计算机,具有 IMB 内存,操作系统占⽤ 200KB ,每个⽤户进程各占200KB 。
如果⽤户进程等待 I/O 的时间为 80 %,若增加 1MB 内存,则 CPU 的利⽤率提⾼多少?答:设每个进程等待 I/O 的百分⽐为 P ,则 n 个进程同时等待⼑ O 的概率是Pn ,当 n 个进程同时等待 I/O 期间 CPU 是空闲的,故 CPU 的利⽤率为 1-Pn。
由题意可知,除去操作系统,内存还能容纳 4 个⽤户进程,由于每个⽤户进程等待I/O 的时间为 80 % , 故:CPU 利⽤率=l-(80%)4 = 0.59若再增加 1MB 内存,系统中可同时运⾏ 9 个⽤户进程,此时:cPu 利⽤率=l- (1-80%)9 = 0.87故增加 IMB 内存使 CPU 的利⽤率提⾼了 47 % :87 %/59 %=147 %147 %-100 % = 47 %2⼀个计算机系统,有⼀台输⼊机和⼀台打印机,现有两道程序投⼊运⾏,且程序A 先开始做,程序 B 后开始运⾏。
程序 A 的运⾏轨迹为:计算 50ms 、打印100ms 、再计算 50ms 、打印 100ms ,结束。
程序 B 的运⾏轨迹为:计算 50ms 、输⼊ 80ms 、再计算 100ms ,结束。
试说明(1 )两道程序运⾏时,CPU 有⽆空闲等待?若有,在哪段时间内等待?为什么会等待?( 2 )程序 A 、B 有⽆等待CPU 的情况?若有,指出发⽣等待的时刻。
答:画出两道程序并发执⾏图如下:(1)两道程序运⾏期间,CPU 存在空闲等待,时间为 100 ⾄150ms 之间(见图中有⾊部分)(2)程序A ⽆等待现象,但程序B 有等待。
程序B 有等待时间段为180rns ⾄200ms 间(见图中有⾊部分)3设有三道程序,按 A 、B 、C 优先次序运⾏,其内部计算和 UO 操作时间由图给出。