请求式分页的页表结构

第四章存储器管理第一部分教材习题（P159）15、在具有快表的段页式存储管理方式中，如何实现地址变换？答：在段页式系统中，为了便于实现地址变换，须配置一个段表寄存器，其中存放段表始址和段长TL。

进行地址变换时，首先利用段号S，将它与段长TL进行比较。

若S<TL，表示未越界，利用段表始址和段号来求出该段所对应的段表项在段表中的位置，从中得到该段的页表始址，并利用逻辑地址中的段内页号P来获得对应页的页表项位置，从中读出该页所在的物理块号b，再利用块号b和页内地址来构成物理地址。

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。

第一次访问内存中的段表，从中取得页表始址；第二次访问内存中的页表，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。

19、虚拟存储器有哪些特征？其中最本质的特征是什么？答：虚拟存储器有以下特征：多次性：一个作业被分成多次调入内存运行，亦即在作业运行时没有必要将其全部装入，只需将当前要运行的那部分程序和数据装入内存即可；以后每当要运行到尚未调入的那部分程序时，再将它调入。

多次性是虚拟存储器最重要的特征，任何其他的存储器管理方式都不具有这一特征。

因此，认为虚拟存储器是具有多次性特征的存储器系统。

对换性：允许在作业的运行过程中进行换进、换出，也即，在进程运行期间，允许将那些暂不使用的程序和数据，从内存调至外存的对换区（换出），待以后需要时再将它们从外存调至内存（换进）；甚至还允许将暂不运行的进程调至外存，待它们重又具备运行条件时再调入内存。

《操作系统》试卷一、填空题（20分，每空1分）1、操作系统的基本功能包括管理、管理、管理、_________管理，除此之外还为用户使用操作系统提供了用户接口。

2、P.V操作当为操作时，它们同处于同一进程；当为操作时，则不在同一进程中出现。

3、临界资源是指，而临界区是指。

4、I/O型进程是指，而CPU型进程是指。

5、当时间片轮转算法的时间片足够大时，这个算法就等同于算法。

6、重定位的方式有和两种。

7、在分页存储管理系统中，逻辑地址的主要内容由和构成。

8、一个文件的大小为9130个字节，假设每个物理块的大小为4096个字节，那么这个文件需要个物理块存放。

9、一般情况下，FCB中的内容有、、和等。

二、选择题（20分，每题2分）1、在WINDOWS 98操作系统中，用户在用word输入文字的同时用real player看电影，那么，word和real player这两个进程是执行。

（1）并行（2）串行（3）顺序（4）并发2、一般来说，为了实现多道程序设计，计算机首先需要有。

(1)更大的内存 (2)更快的外部设备(3)更快的CPU (4)更先进的终端3、采用Microkernel结构的操作系统有。

（1）DOS （2）WINDOWS XP（3）WINDOWS 98 （4）Linux4、一般情况下，互斥信号量的初值一般为。

（1）0 （2）1 （3） 2 （4）45、银行家算法是一种算法。

（1）死锁解除（2）死锁避免（3）死锁检测（4）死锁预防6、作业调度又称为。

（1）进程调度（2）短程(short-term)调度（3）长程(long-term)调度（4）中程(medium-term)调度7、在段页式存储管理系统中，内存分配的单位是。

（1）页框（2）段（3）段页（4）区8、在可变分区式存储管理中，有利于大作业运行的算法是。

（1）首次适应算法（2）下次适应算法（3）最佳适应算法（4）最坏适应算法9、可以分配给多个进程的设备是。

第十六讲存储器管理之请求分页存储管理方式1 基本概述请求分页管理是建立在基本分页基础上的，为了能支持虚拟存储器而增加了请求调页功能和页面置换功能。

基本原理：地址空间的划分同页式；装入页时，可装入作业的一部分(运行所需)页即可运行。

2 请求分页的硬件支持为实现请求分页，需要一定的硬件支持，包括：页表机制、缺页中断机构、地址变换机构。

2.1 页表机制作用：将用户地址空间的逻辑地址转换为内存空间的物理地址。

因为请求分页的特殊性，即程序的一部分调入内存，一部分仍在外存，因此页表结构有所不同。

如图：说明：（1）状态位P：指示该页是否已调入内存。

（2）访问字段A：记录本页在一段时间内被访问的次数或最近未被访问的时间。

（3）修改位M：表示该页在调入内存后是否被修改过。

若修改过，则换出时需重写至外存。

（4）外存地址：指出该页在外存上的地址。

2.2 缺页中断机构在请求分页系统中，每当所要访问的页面不在内存时，便产生缺页中断，请求OS将所缺的页调入内存。

缺页中断与一般中断的区别：（1）在指令执行期间产生和处理中断信号（2）一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断2.3 地址变换机构请求分页系统的地址变换机构。

是在分页系统地址变换机构的基础上，又增加了一些功能。

例：某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB。

假定某时刻系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7，试将虚拟地址0A5C和093C 变换为物理地址。

解：虚拟地址为：页号（2^5=32）5位页内位移（1K =2^10=1024）10位物理地址为物理块号（2^4=16）4位因为页内是10 位，块内位移（1K =2^10=1024）10位虚拟地址OA5C对应的二进制为：00010 1001011100即虚拟地址OA5C的页号为2，页内位移为1001011100，由题意知对应的物理地址为：0100 1001011100即125C同理求093C。

第四章一、选择题1、在请求分页系统中，主要的硬件支持有请求分页的页表机制、缺页中断机构和（ C）。

A 、时间支持B 、空间支持C 、地址变换机构D 、虚拟存储2、从下列关于虚拟存储器的论述中，选出一条正确的论述。

(B)A.要求作业运行前，必须全部装入内存，且在运行中必须常驻内存；B.要求作业运行前，不必全部装入内存，且在运行中不必常驻内存；C.要求作业运行前，不必全部装入内存，但在运行中必须常驻内存；D. 要求作业运行前，必须全部装入内存，且在运行中不必常驻内存；3、请求分页存储管理方案的主要特点是（C ）。

A.不要求将作业装入内存B.不要求使用联想存储器C.不要求将作业全部装入内存D.不要求缺页中断的处理4、在下列特性中，哪一个不是进程的特性（ C ）。

A.异步性B. 并发性C. 静态性D. 动态性5、通常，用户编写的程序中所使用的地址是( A )。

A.逻辑地址B.物理地址C.绝对地址D.内存地址二．填空题1.引入分段系统，主要是为了满足用户的一系列要求，主要包括了（便于访问）、（分段共享）、（分段保护）、（动态链接）几个方面。

2.设访问页面顺序为：1，3，2，4，1，2，驻留集大小为3，按LRU策略控制上述访问串，应发生（5）次页故障。

# 3、在段页式系统中无快表，为获得一条指令或数据，都需三次访问内存。

第一次从内存中取得（页表起始地址），第二次从内存中取得（物理块号），第三次从内存中取得（指令和数据）。

#4、虚拟存储器的基本特征是（多次性）和（对换性），因而决定了实现虚拟存储器的关键功能是（请求调页和页置换）功能。

**5．在段式存储管理中, 若逻辑地址的段内地址大于段表中该段的段长, 则发生（地址越界）中断。

6. 在存储管理中, 为进程分配内存时, 取满足申请要求且长度最大的空闲区域, 这一算法称为（最坏适应算法）7 在页式存储管理中，由（操作系统）将用户程序划分为若干相等的页.8. 在操作系统的存储管理中，由于进行动态不等长存储分配，在内存中形成一些很小的空闲区域，称之为（碎片）。

实验六：请求分页存储管理一．实验目的深入理解请求页式存储管理的基本概念和实现方法，重点认识其中的地址变换、缺页中断、置换算法等实现思想。

二．实验属性该实验为综合性、设计性实验。

三．实验仪器设备及器材普通PC386以上微机四．实验要求本实验要求2学时完成。

本实验要求完成如下任务：（1）建立相关的数据结构：页表、页表寄存器、存储块表等；（2）指定分配给进程的内存物理块数，设定进程的页面访问顺序；（3）设计页面置换算法，可以选择OPT、FIFO、LRU等，并计算相应的缺页率，以比较它们的优劣；（4）编写地址转换函数，实现通过查找页表完成逻辑地址到物理地址的转换；若发生缺页则选择某种置换算法（OPT、FIFO、LRU等）完成页面的交换；（5）将整个过程可视化显示出来。

实验前应复习实验中所涉及的理论知识和算法，针对实验要求完成基本代码编写并完成预习报告、实验中认真调试所编代码并进行必要的测试、记录并分析实验结果。

实验后认真书写符合规范格式的实验报告（参见附录A），并要求用正规的实验报告纸和封面装订整齐，按时上交。

三、设计过程3.1算法原理分析OPT算法是未来最远出现，当当前内存中没有正要访问的页面时，置换出当前页面中在未来的访问页中最远出现的页面或再也不出现的页面。

FIFO算法是先进先出，当当前内存中没有正要访问的页面时，置换出最先进来的页面。

LRU算法是最近最久未使用，当当前内存中没有正要访问的页面时，置换出在当前页面中最近最久没有使用的页面。

3.2数据定义int length,num_page,count,seed; //length记录访问串的长度，num_page页面数，count记录缺页次数int result[20][30],order[30],a[10]; //result记录结果,order存储访问串,a存储当前页面中的值int pos1,flag1,flag2,flag3; //pos1位置变量，flag1等为标志变量 char result1[30]; //记录缺页数组 void opt() //最佳void fifo() //先进先出bool search(int n) //查找当前内存中是否已存在该页3.3流程图与运行截图图6.1 FIFO （）函数流程图;否是 是否 开始得到执行的指令指令是否在内存中最先存入指令被淘汰下面是否还有指令 结束得出命中率图2.2 OPT算法流程图四、小结本次课程设计目的是通过请求页式管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式存储管理的页面置换算法。

页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断的模拟
实验目的：
1.深入了解页式虚拟存储管理技术如何实现地址转换。

2.进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断。

实验要求：
编写程序模拟实现页式虚拟存储管理中的地址转换过程以及缺
页中断的处理过程。

实验指导：
1.请求分页中硬件地址变换过程。

(1)
自己设计一个主存分配表。

(2)对逻辑地址进行划分为页号和页内地址
(3)越界检查，若越界直接中断退出程序的执行。

（不越界情况下）检索页表分2种情况：其一，若该页在内存，则找到其对应的物理块号；合并块号和块内地址形成物理地址。

进行输出。

(4)其二，若该页不再内存，产生缺页中断，调用缺页中断子
程序执行缺页中断处理过程。

中断返回后重新执行被中断的指令。

2.采用某一种页面置换算法实现分页管理的缺页调度。

(1)当硬件发出缺页中断后转操作系统处理缺页中断。

查看主存分块表看有无可用空闲块。

若有则为进程分配一块。

若无空闲块，当采用一种页面置换算法（例如FIFO形成队列），其头部放在变量K 中淘汰最先进入主存的一页，若该页修改过，好要重新写回磁盘。

然后再把当前要访问的页装入该内存块，并修改页表和存储分块表。

数组P中各个元素为作业已在主存的页号。

假定作业最多可分配m块。

当淘汰一页时，总是淘汰P[K]所指页。

之后调整数组P：
P[K]=要装入的页；
K=（K+1）mod m;
流程图如下：。

第五章虚拟存储器一、单项选择题1、以下存储管理技术中，支持虚拟存储器的技术是（）。

A．动态分区分配B．可重定位分区分配C．请求分页存储管理D．基本分页存储管理2、请求分页存储管理中，若把页面尺寸增加一倍，在程序顺序执行时，则一般缺页中断次数会（）。

A．增加B．减少C．不变D．可能增加也可能减少3、虚拟存储管理策略可以（）。

A．扩大物理内存容量B．扩大物理外存容量C．扩大逻辑内存容量D．扩大逻辑外存容量4、下列那一条（）不是影响缺页率的主要因素。

A．缺页中断服务速度B．分配给作业的物理块数C．系统规定页面的大小D．页面调度算法二、填空题1、在虚拟存储机制中，进程的一部分装入内存，一部分保留在硬盘上。

当发现某条指令不在内存中时，发生__________。

1、虚拟存储器的特征有__________，__________和__________。

2、在请求分页存储管理中，每当要访问的页面不在内存时，会产生__________。

3、在请求分段存储管理中，当运行进程要访问的段尚未调入内存时，会产生__________。

5、在请求分页存储管理中，进程的某页可能会重复地被换出和换入内存，发生多次的缺页中断，影响程序执行的性能，这种现象称为__________。

6、某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB。

假定某时刻系统为用户的第0，1，2，3页分别分配的物理块号为5，10，4，7，虚拟地址065C和0D3C变换为物理地址后分别是__________和__________。

（十六进制）7、在一个请求分页存储管理系统中，采用先进先出页面置换算法时，假如一个作业的页面走向为1，3，2，4，2，3，5，4，3，1，2，5。

当分配给该作业的物理块数M分别为3和4时，访问过程中发生的缺页次数为__________和__________。

（假定开始时，物理块中为空）8、在一个请求分页存储管理系统中，某程序的页面走向为：2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2。

全国自考操作系统（存储管理）模拟试卷2(题后含答案及解析) 题型有：1. 单项选择题 3. 填空题 4. 简答题 5. 综合题 6. 判断题单项选择题1．源程序经过编译或者汇编生成的机器指令集合，称为_______。

A．源程序B．目标程序C．可执行程序D．非执行程序正确答案：B解析：源程序经过编译或者汇编生成的机器指令集合不一定是可执行程序，如C编译用-c选项对不包括全部的模块的C程序编译生成的．o代码是目标程序，但不是可执行程序。

知识模块：存储管理2．动态重定位是在程序的_______中进行的。

A．编译过程B．连接过程C．装入过程D．执行过程正确答案：D 涉及知识点：存储管理3．下面几条中，_______是动态重定位的特点。

A．需要一个复杂的重定位装入程序B．存储管理算法比较简单C．不需地址变换硬件机构的支持D．在执行时将逻辑地址变换成内存地址正确答案：D 涉及知识点：存储管理4．固定分区存储管理一般采用_______进行主存空间的分配。

A．首次适应分配算法B．循环首次适应分配算法C．最优适应分配算法D．顺序分配算法正确答案：C解析：为了节省内存，减少内部碎片，固定分区存储管理一般不采用首次适应分配算法，而采用相对来说较费时的最优适应分配算法。

知识模块：存储管理5．在可变分区管理方式下，在释放和回收空闲区，若已判定“空闲区表第j栏中的始址=释放的分区始址+长度”，则表示_______。

A．归还区有上邻空闲区B．归还区有下邻空闲区C．归还区有上下邻空闲区D．归还区无相邻空闲区正确答案：B解析：说明回收的分区尾地址与空闲区表该项登记的空闲区始址相邻。

知识模块：存储管理6．采用单一连续区存储管理时，若作业地址空间大于空闲内存空间，可采用_______把不会同时工作的程序段轮流装入主存区执行。

A．对换技术B．可变分区技术C．虚拟存储技术D．覆盖技术正确答案：D 涉及知识点：存储管理7．将作业部分或全部移到外存，以调入其他的作业的技术称为_______。