第五章：虚拟存储器 常规存储管理方式的特征 一次性 驻留性
局部性原理 程序在执行时将呈现出局部性特征，即在一较短 的时间内，程序的执行仅局限于某个部分，相应 地，它所访问的存储空间也局限于某个区域 时间局限性 如果程序中的某条指令一旦执行， 则不久以后该 指令可能再次执行；如果某数据被访问过， 则不 久以后该数据可能再次被访问。产生时间局限性 的典型原因，是由于在程序中存在着大量的循环 操作 空间局限性 一旦程序访问了某个存储单元，在不久之后，其 附近的存储单元也将被访问，即程序在一段时间 内所访问的地址，可能集中在一定的范围之内， 其典型情况便是程序的顺序执行。 定义 指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对 内存容量加以扩充的一种存储器系统
优点 大程序：可在较小的可用内存中执行较大的用户 程序； 大的用户空间：提供给用户可用的虚拟内存空间 通常大于物理内存(e m) 并发：可在内存中容纳更多程序并发执行； 易于开发：不必影响编程时的程序结构 以U时间和外存空间换取昂贵内存空间，这是 操作系统中的资源转换技术
特征 离散性 指在内存分配时采用离散的分配方式，它是虚拟 存储器的实现的基础 多次性 指一个作业被分成多次调入内存运行，即在作业 运行时没有必要将其全部装入，只须将当前要运 行的那部分程序和数据装入内存即可。多次性是 虚拟存储器最重要的特征 对换性 指允许在作业的运行过程中在内存和外存的对换 区之间换进、换出。 虚拟性 指能够从逻辑上扩充内存容量，使用户所看到的 内存容量远大于实际内存容量。 虚拟存储器的实现方式 请求分页存储管理方式 硬件 请求页表机制 格式：页号+物理块号+状态位P+访问字段A+修 改位M+外存地址 缺页中断机构 地址变换机构（过程图很关键） 请求分页中的内存分配 最小物理块数 即能保证进程正常运行所需的最小物理块数 内存分配策略 固定分配局部置换（国王的大儿子） 可变分配全局置换（国王的二儿子） 可变分配局部置换（国王的小儿子） 物理块分配算法 平均分配算法 按比例分配算法 考虑优先权的分配算法
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第五章 存储层次
知识点汇总
存储器层次结构、存储层次性能参数（平均每位价格、命中率、平均访存时间） 、存储层次4个问题、CPU访存地址分割、全相联映像、直接映像、组相联映像、查找方法、替换算法（随机、先进先出、最近最少使用法）、写直达法、写回法、按写分配、不按写分配、Cache性能分析、3C失效（强制失效、容量失效、冲突失效）、Victim Cache、伪相联映像Cache、硬件预取、编译器优化（数组合并、内外循环交换、循环融合、分块）、写缓冲合并、单字宽存储器、多字宽存储器、多体交叉存储器、存储体、虚拟存储器（页式、段式）、快表（TLB）
简答题
1. 单级存储器的主要矛盾是什么？通常采取什么方法来解决？（知识点：多级存储器）
答：主要矛盾：
(1) 速度越快，每位价格就越高。
(2) 容量越大，每位价格就越低。
(3) 容量越大，速度越慢。
采取多级存储层次方法来解决。
2. “Cache-主存”和“主存-辅存”层次的主要区别是什么？（知识点：存储层次）
存储层次
比较项目 “Cache-主存”层次 “主存-辅存”层次
目的 为了弥补主存速度的不足 为了弥补主存容量的不足 _
存储管理的实现 全部由专用硬件实现 主要由软件实现
访问速度的比值
（第一级比第二级） 几比一 几万比一
典型的块（页）大小 几十个字节 几百到几千个字节
CPU对第二级的访问方式 可直接访问 均通过第一级
不命中时CPU是否切换 不切换 切换到其他进程
3. 在存储层次中应解决哪四个问题？ （知识点：存储层次的四个问题）
答：（1）映像规则：当把一个块调入高一层存储器时，可以放到哪些位置上。
（2）查找算法：当所要访问的块在高一层存储器中时，如何找到该块。
（3）替换算法：当发生失效时，应替换哪一块。
（4）写策略：当进行写访问时，应进行哪些操作。
第5章 虚拟存储器-选择题
1.【2012统考真题】下列关于虚拟存储器的叙述中,正确的是()
A.虚拟存储只能基于连续分配技术 B.虚拟存储只能基于非连续分配技术
C.虚拟存储容量只受外存容量的限制 D.虚拟存储容量只受内存容量的眼制
2.请求分页存储管理中,若把页面尺寸增大一倍而且可客纳的最大页数不变则在程序顺序执行时缺页中断次数
会()
A.增加 B.减少 C.不变 D.可能增加也可能减少
3.进程在执行中发生了缺页中断,经操作系统处理后,应让其执行()指令
A.被中断的前一条 B.被中断的那一条 C.被中断的后一条 D.启动时的第一条
4.【2011统考真题】在缺页处理过程中,操作系统执行的操作可能是()
Ⅰ.修改页表 Ⅱ.磁盘1O Ⅲ.分配页框
A.仅Ⅰ、Ⅱ B.仅Ⅱ C.仅Ⅲ D.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
5.【2013统考真题】若用户进程访问内存时产生缺页,则下列选项中,操作系回
统可能执行的操作是()
Ⅰ.处理越界错 Ⅱ.置换页 Ⅲ.分配内存
A.仅Ⅰ、Ⅱ B.仅Ⅱ、Ⅲ C.仅Ⅰ、Ⅲ D.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
6.虚拟存储技术是()
A.补充内存物理空间的技术 B.补充内存逻辑空间的技术
C.补充外存空间的技术 D.扩充输入/输出缓冲区的技术回
7.以下不属于虚拟内存特征的是()
A.一次性 B.多次性 C.对换性 D.离散性
8.为使虚存系统有效地发挥其预期的作用,所运行的程序应具有的特性是()
A.该程序不应含有过多的O操作 B.该程序的大小不应超过实际的内存容量
C.该程序应具有较好的局部性 D.该程序的指令相关性不应过多
9.()是请求分页存储管理方式和基本分页存储管理方式的区别
A.地址重定向 B.不必将作业全部装入内存 C.采用快表技术 D.不必将作业装入连续区城
10.下面关于请求页式系统的页面调度算法中,说法错误的是()
A.一个好的页面调度算法应减少和迎免抖动现象
B.FIFO算法实现简单,选择最先进入主存储器的页面调出 C.LRU算法基于局部性原理,首先调出最近一段时间内最长时间未被访问过的页面
第五章 存储管理 作业答案
2、6、10、13、15、16
2、解释下列概念：物理地址、逻辑地址、逻辑地址空间、内存空间、重定位、静态重定位、动态重定位、碎片、紧缩、可重定位地址。
物理地址——内存中各存储单元的地址由统一的基地址顺序编址，这种地址称为物理地址。
逻辑地址——用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址，这种地址称为逻辑地址。
逻辑地址空间——由程序中逻辑地址组成的地址范围叫做逻辑地址空间。
内存空间——由内存中的一系列存储单元所限定的地址范围称作内存空间。
重定位——把逻辑地址转变为内存物理地址的过程叫做重定位。
静态重定位——在目标程序装入内存时所进行的重定位。
动态重定位——在程序执行期间，每次访问内存之前进行的重定位。
碎片——在分区法中，内存出现许多容量太小、无法被利用的小分区称作“碎片”。
紧缩——移动某些已分配区的内容，使所有作业的分区紧挨在一起，而把空闲区留在另一端，这种技术称为紧缩。
可重定位地址——当含有它的程序被重定位时，将随之被调整的一种地址。
6、什么是虚拟存储器？它有哪些基本特征？
参考答案：
虚拟存储器是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间，在这种计算机系统中实现了用户逻辑存储器与物理存储器分离，它是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。
虚拟存储器的基本特征是：
虚拟扩充——不是物理上，而是逻辑上扩充了内存容量；
部分装入——每个作业不是全部一次性地装入内存，而是只装入一部分；
离散分配——不必占用连续的内存空间，而是“见缝插针”；
多次对换——所需的全部程序和数据要分成多次调入内存。
10、某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB，内存为16KB。假定某时刻一个用户页表已调入内存的页面页号和物理块号如表5-1所示。则逻辑地址0A5C(H)所对应的物理地址为 。
表5-1 页表中页号和物理块号对照表
