计算机操作系统第4章
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注意:1)“本章要点”部分,用红字标注的不是期末考试出题范围。
2)“习题部分”用蓝字标注的是重点习题,期末考试50%的题目是这些习题的原题。
红字标注的习题期末考试不考,仅供考研的同学参考。
3)大部分习题答案只给出要点,同学们可以自行适当补充,但一定要简明扼要。
4)如“本章要点”部分用红字标注的非考试内容,在“习题”部分有相关的重点习题,则对该部分内容只需做该习题即可。
------------------------------------------------------------第四章存储器管理要点4.1 存储器的层次结构理解P116图4-1的存储器层次结构,知道这种结构从经济上考虑,具有好的性能/价格比。
了解P117-118高速缓存CACHE和磁盘缓存,知道它们使用的淘汰算法与虚拟内存的页面置换算法是基本相同的。
4.2 程序的装入和链接这一小节的内容是一些重要的专业常识。
应了解本小节介绍的各种装入和链接方法,要求结合Windows操作系统及C 语言的实际去理解上述装入和链接方法(联系实际部分可上网查询)。
4.3 连续分配方式通用操作系统大都不用连续分配方式,有些嵌入式OS可能使用这种分配方式。
这一小节只需阅读P121-124即可。
4.4 基本分页存储管理方式这是本章最重要的一小节,要求全读。
重点理解页面、物理块、页表、页表的访存、物理地址、逻辑地址、快表(TLB)等概念及相互关系。
4.5 基本分段存储管理方式阅读4.5.1,知道为什么要分段。
阅读4.5.2 知道分段的原理。
考研的同学要知道段表、地址变换,知道分段和分页的主要区别。
阅读4.5.3 知道分段有利于信息共享,知道“纯代码”的概念。
阅读4.5.4 知道什么是段页式存储。
需要补充说明的是:教材说过,分段方便编程,主要是指方便汇编语言程序员,和设计高级语言编译器的程序员。
对使用高级语言进行应用编程的程序员来说,段是透明的,一般不能用高级语言代码去操作段。
第四章1.一个作业从提交给计算机系统到执行结束退出系统,一般都要经历提交、收容、执行和完成四个状态。
一个作业在其处于从输入设备进入外部存储设备的过程成为提交状态。
处于提交状态的作业,因其信息尚未全部进入系统,所以不能被调用程序选取。
收容状态也称为后备状态,输入管理系统不断地将作业输入到外存中对应部分(或称输入井,即专门用来存放待处理作业信息的一组外存分区)。
若一个作业的全部信息已全部被输入进输入井,那么,在它还未被调度去执行之前,该作业处于收容状态。
作业调度程序从后备作业中选取若干作业到内存投入运行。
它为被选中作业建立进程并分配必要的资源,这时,这些被选中的作业处于执行状态。
当作业运行完毕,但它所占用的资源尚未全部被系统收回时,该作业处于完成状态。
一般来说,处理机调度可分为4级:作业调度、交换调度、进程调度、线程调度。
作业调度:又称宏观调度或高级调度,其主要任务是按一定的原则对外存输入井上的大量后备作业进行选择,给选出的作业分配内存、输入输出设备等必要的资源,并建立相应的根程序,以使该作业的进程获得竞争处理机的权利,另外,当该作业执行完毕时,还负责回收系统资源。
交换调度:又称中级调度,其主要任务是按照给定的原则和策略,将处于外存交换区中的就绪状态或就绪等待状态的进程调入内存,或把处于内存就绪状态或内存等待状态的进程交换到外存交换区。
交换调度主要涉及内存的管理和扩充,一般将它归在存储管理之中。
进程调度:又称微观调度或低级调度,其主要任务是按照某种策略和方法选取一个处于就绪状态的进程占用处理机。
只有在多道批处理系统中才有作业调度,而在分时和实时系统中一般只有进程调度、交换调度和线程调度。
这是因为在分时和实时系统中,为了缩短响应时间或为了满足用户需求的截止时间,作业不是建立在外存中,而是直接建立在内存中。
2.作业调度作业调度的功能:(1)记录系统中各作业的状况,包括执行阶段的有关情况。
通常,系统为每个作业建立一个作业控制表JCB记录这些有关信息。
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。
第四章存储器管理第0节存储管理概述一、存储器的层次结构1、在现代计算机系统中,存储器是信息处理的来源与归宿,占据重要位置。
但是,在现有技术条件下,任何一种存储装置,都无法从速度、容量、是否需要电源维持等多方面,同时满足用户的需求。
实际上它们组成了一个速度由快到慢,容量由小到大的存储装置层次。
2、各种存储器•寄存器、高速缓存Cache:少量的、非常快速、昂贵、需要电源维持、CPU可直接访问;•内存RAM:若干(千)兆字节、中等速度、中等价格、需要电源维持、CPU可直接访问;•磁盘高速缓存:存在于主存中;•磁盘:数千兆或数万兆字节、低速、价廉、不需要电源维持、CPU 不可直接访问;由操作系统协调这些存储器的使用。
二、存储管理的目的1、尽可能地方便用户;提高主存储器的使用效率,使主存储器在成本、速度和规模之间获得较好的权衡。
(注意cpu和主存储器,这两类资源管理的区别)2、存储管理的主要功能:•地址重定位•主存空间的分配与回收•主存空间的保护和共享•主存空间的扩充三、逻辑地址与物理地址1、逻辑地址(相对地址,虚地址):用户源程序经过编译/汇编、链接后,程序内每条指令、每个数据等信息,都会生成自己的地址。
●一个用户程序的所有逻辑地址组成这个程序的逻辑地址空间(也称地址空间)。
这个空间是以0为基址、线性或多维编址的。
2、物理地址(绝对地址,实地址):是一个实际内存单元(字节)的地址。
●计算机内所有内存单元的物理地址组成系统的物理地址空间,它是从0开始的、是一维的;●将用户程序被装进内存,一个程序所占有的所有内存单元的物理地址组成该程序的物理地址空间(也称存储空间)。
四、地址映射(变换、重定位)当程序被装进内存时,通常每个信息的逻辑地址和它的物理地址是不一致的,需要把逻辑地址转换为对应的物理地址----地址映射;地址映射分静态和动态两种方式。
1、静态地址重定位是程序装入时集中一次进行的地址变换计算。
物理地址= 重定位的首地址+ 逻辑地址•优点:简单,不需要硬件支持;•缺点:一个作业必须占据连续的存储空间;装入内存的作业一般不再移动;不能实现虚拟存储。
第四章存储器管理一、单项选择题1、存储管理的目的是(C )。
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2、在( A)中,不可能产生系统抖动的现象。
A.固定分区管理B.请求页式管理C.段式管理D.机器中不存在病毒时3、当程序经过编译或者汇编以后,形成了一种由机器指令组成的集合,被称为(B )。
A.源程序B.目标程序C.可执行程序D.非执行程序4、可由CPU调用执行的程序所对应的地址空间为(D )。
A.符号名空间B.虚拟地址空间C.相对地址空间D.物理地址空间5、存储分配解决多道作业[1C]划分问题。
为了实现静态和动态存储分配,需采用地址重定位,即把[2C]变成[3D],静态重定位由[4D]实现,动态重定位由[5A]实现。
供选择的答案:[1]:A 地址空间 B 符号名空间 C 主存空间 D 虚存空间[2]、[3]: A 页面地址 B 段地址 C 逻辑地址 D 物理地址 E 外存地址 F 设备地址[4]、[5]: A 硬件地址变换机构 B 执行程序 C 汇编程序D 连接装入程序E 调试程序F 编译程序G 解释程序6、分区管理要求对每一个作业都分配(A )的内存单元。
A.地址连续B.若干地址不连续C.若干连续的帧D.若干不连续的帧7、(C )存储管理支持多道程序设计,算法简单,但存储碎片多。
A.段式B.页式C.固定分区D.段页式8、处理器有32位地址,则它的虚拟地址空间为( B)字节。
A.2GBB.4GBC.100KBD.640KB9、虚拟存储技术是( A)。
A.补充内存物理空间的技术B.补充相对地址空间的技术C.扩充外存空间的技术D.扩充输入输出缓冲区的技术10、虚拟内存的容量只受( D)的限制。
A.物理内存的大小B.磁盘空间的大小C.数据存放的实际地址D.计算机地址字长11、虚拟存储技术与(A )不能配合使用。
A.分区管理B.动态分页管理C.段式管理D.段页式管理12、(B )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。
第四章处理机调度一、选择题:1、()调度主要涉及内存管理与扩充。
A、作业B、交换C、进程D、线程2、()调度在作业执行完毕时还负责回收系统资源。
A、作业B、交换C、进程D、线程3、以下哪种调度又称为宏观调度或高级调度()。
A、作业B、交换C、进程D、线程4、()调度又称为微观或低级调度。
A、作业B、交换C、进程D、线程5、下面哪中调度一般不存在于分时系统和实时系统中()。
A、作业B、交换C、进程D、线程6、()调度的主要任务是按照某种策略和方法选取一个处于就绪状态的进程占有处理机。
A、作业B、交换C、进程D、线程7、当作业运行完毕,但它所占有的资源尚未全部被系统回收时,该作业处于()状态。
A、提交B、收容C、执行D、完成8、一个作业在其处于从输入设备进入外部存储设备的过程称为()状态。
A、提交B、收容C、执行D、完成9、当一个作业的全部信息已全部被输入进输入井但还未被调度去执行,此时该作业处于()状态。
A、提交B、收容C、执行D、完成10、()状态也称为后备状态。
A、提交B、收容C、执行D、完成11、一种既有利于短小作业又兼顾到长作业的作业调度算法是()A、先来先服务 B 、轮转C、最高响应比优先D、均衡调度12、作业调度程序是从处于()状态的作业中选取一个作业并把它装入主存。
A、输入B、收容C、执行D、完成13、下列选项中哪一个不属于作业调度算法的评价因素()A、单位时间内运行尽可能多的作业B、使各种I/O设备得以充分利用C 、对所有的作业都是公平合理的 D、使处理机尽可能保持“空闲”。
14、下列选项中哪一项不属于JCB的主要内容()A 作业名B 作业类型C 资源要求D 作业完成时间15、作业调度程序为选中作业建立进程并为这些进程分配的系统资源不包括下列哪一项()A、内存B、外存C、外设D、虚拟内存16、在操作系统中,JCB是指()。
A、作业控制块B、进程控制块C、文件控制块 D 程序控制块17、作业调度算法包括下列选项中的那些种()。