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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。
内核物理内存分配是操作系统内核管理物理内存的过程，不同的操作系统可能采用不同的内存分配方式。
一般来说，常见的内核物理内存分配方式包括以下几种：
1. 固定分区分配（Fixed Partition Allocation）：
在这种方式下，物理内存被划分为若干固定大小的分区，每个分区用于分配给特定的内核模块或任务使用。
这种方式简单直观，但会导致内存碎片问题，限制了内存的灵活利用。
2. 动态分区分配（Dynamic Partition Allocation）：
这种方式下，物理内存被动态划分为不同大小的分区，内核可以根据需要动态分配和回收这些分区。
这种方式相对灵活，但也容易产生内存碎片，并且需要更复杂的内存管理算法来进行内存分配和回收。
3. 页式内存分配（Paging）：
在页式内存管理中，物理内存和逻辑内存都被划分为固定大小的页面（Page），内核将逻辑地址空间映射到物理地址空间的页面上。
这种方式可以有效解决内存碎片问题，但需要额外的页表来进行地址映射。
4. 段式内存分配（Segmentation）：
段式内存管理将逻辑地址空间划分为若干个段（Segment），每个
段的大小可以不同，而物理内存则被划分为相应的物理段。
内核通过段描述符来管理逻辑地址到物理地址的映射关系。
在实际的操作系统中，通常会综合利用以上多种内存分配方式，例如采用页式内存管理来解决内存碎片问题，同时结合动态分区分配来处理不同大小的内存请求。
内核物理内存分配的方式取决于操作系统的设计和内存管理算法的选择，不同的内存分配方式都有各自的优缺点，需要根据具体情况进行选择和权衡。
第一章（1）操作系统（Operating System）：操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。
（2）操作系统最基本的特征：共享性、并发性（3）操作系统的特性：○1并发性：两个或多个事件在同一事件间隔发生；○2共享性：系统中的资源可供内存中多个并发进程共同使用，也称为资源共享或资源复用；○3虚拟技术：把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物；○4异步性：进程是以人们不可预知的速度，停停走走地向前推进的。
（4）OS的主要任务：为多道程序的运行提供良好的环境，保证多道程序能有条不紊地、高效地运行，并能最大程度地提高系统中各种资源的利用率和方便用户的使用。
（5）OS的功能：（1）处理机管理：对处理机进行分配，并对其运行进行有效的控制和管理；（6）存储器管理：内存分配、内存保护、地址映射（变换）、内存扩充；（3）设备管理：（4）文件管理：文件的存储空间管理、目录管理、文件的读／写管理和保护；（5）操作系统和用户之间的接口：命令接口、程序接口（系统调用组成）、图形接口（6）面向网络的服务功能（7）○1多道批处理系统（吞吐量、周转时间）：多道性、宏观上并发、微观上串行、无序性、调度性；○2分时系统（响应时间）：多路性、交互性、独占性、及时性；○3实时系统（实时性和可靠性）：（8）多道程序设计技术是操作系统形成的标志（9）分时系统：响应时间= 用户数*时间片，时间片=切换时间+处理时间（10）实时系统：系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。
（11）并发：两个或多个事件在同一时间间隔发生；并行：两个或多个事件在同一时刻发生。
（12）虚拟：通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。
（13）微内核ＯＳ结构：能实现ＯＳ核心功能的小型内核，并非一个完整的ＯＳ，与ＯＳ的服务进程（如文件服务器、作业服务器等）共同构成ＯＳ。
分区管理的分配策略分区管理是计算机操作系统中的重要概念，它将计算机的存储空间划分为若干个逻辑分区，以便更有效地管理和利用存储资源。
分区管理的分配策略是指在进行存储资源分配时，系统采取的具体方法和规则。
本文将介绍几种常见的分配策略，并探讨它们的优缺点。
一、连续分配策略连续分配策略是最简单、最常见的分配策略之一。
它将存储空间划分为若干个连续的分区，每个分区大小相等或不等。
当有新的作业需要分配存储空间时，系统会按照作业所需大小选择合适的分区进行分配。
如果找不到合适大小的连续分区，则会出现外部碎片。
连续分配策略的优点是实现简单，但缺点是容易产生碎片，降低存储空间的利用率。
二、非连续分配策略非连续分配策略是为了解决连续分配策略中的碎片问题而提出的。
它将存储空间分为多个不连续的分区，每个分区大小可以不同。
非连续分配策略采用链表的方式记录每个分区的使用情况，当有新的作业需要分配存储空间时，系统会在链表中找到合适大小的空闲分区进行分配。
非连续分配策略的优点是解决了碎片问题，但缺点是实现复杂，分配效率较低。
三、固定分区分配策略固定分区分配策略是将存储空间分为若干个固定大小的分区。
每个分区大小固定，不会发生变化。
当有新的作业需要分配存储空间时，系统会选择合适大小的空闲分区进行分配。
固定分区分配策略的优点是简单易实现，但缺点是会出现内部碎片，降低存储空间的利用率。
四、动态分区分配策略动态分区分配策略是为了解决固定分区分配策略中的内部碎片问题而提出的。
它将存储空间分为若干个大小不等的动态分区，每个分区可以根据作业的需求进行调整。
当有新的作业需要分配存储空间时，系统会选择合适大小的空闲分区进行分配，并根据作业的大小调整分区的大小。
动态分区分配策略的优点是解决了内部碎片问题，但缺点是实现复杂，分配效率较低。
五、基于页的分配策略基于页的分配策略是在分区管理中引入了页面的概念。
它将存储空间划分为若干个固定大小的页面，每个页面大小相等。
《操作系统》2个教案《操作系统》教案章节名称：第四章存储器管理第1节程序的装⼊与链接第2节连续分配⽅式任课教师：（计算机科学系）张雪亚教材：《计算机操作系统》（汤⼦瀛编）（西安电⼦科技⼤学出版社）⼀、教学⽬的和要求1.回忆存储器的相关知识,为后⾯的学习打好基础.2.了解程序装⼊与链接的⼏种不同⽅法.3.熟悉连续的内存分配⽅式4.掌握动态分区分配的实现⽅法⼆、教学重点及难点1. 重点：动态分区分配，可重定位分区分配.2. 难点：重定位的基本概念：①为何引⼊?②如何实现?动态分区分配：①数据结构②分配算法③分配过程三、学时分配第⼀课时:引⾔,程序的装⼊⽅法,程序的连接⽅法.第⼆课时:连续分配的四种⽅式,作业.四、教学⽅法1．课堂讲授。
2．课后实验。
五、教学⼿段课堂讲授为主，如果有投影设备，可以使⽤多媒体课件向学⽣演⽰。
六、教学过程引⾔从这节课开始，我们将进⼊存储器管理的学习。
存储器是计算机系统的重要组成部分，近年来，存储器的容量虽然⼀直在不断的扩⼤，但仍然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⼜紧俏的资源。
所以如何对它加以有效的管理不仅直接影响到存储器的利⽤率，还对系统的性能有很⼤影响。
存储器的功能结构如下图所⽰，在本章中我们的主要研究对象是内存。
第⼀课时程序的装⼊和链接在多道程序环境下，程序要运⾏必须为之创建进程，⽽创建进程的第⼀件事，就是要将程序和数据装⼊内存。
如何将⼀个⽤户源程序变为⼀个可在内存中执⾏的程序，通常要经过以下⼏步：（1）编译:由编译程序（Compiler ）将⽤户源代码编译成若⼲个⽬标模块（ObjectModule ）。
（2）链接:由链接程序(Linker)将编译后形成的⽬标模块以及它们所需要的库函数，链接在⼀起，形成⼀个装⼊模块（Laod Module ）;（3）装⼊：由装⼊程序（Loader ）将装⼊模块装⼊内存。
⼀、程序的装⼊⽅法为了阐述上的⽅便，我们先介绍⼀个⽆须进⾏链接的单个⽬标模块的装⼊过程。
1、在计算机体系结构中，为什么配置层次式存储器？答：（1）可以是硬件两端都可以并行工作；（2）采用多久存储，使用Cache技术，可以提高操作系统的效率；（3）减轻存储器存取的压力。
2、试全面比较连续分配和离散分配方式。
答：连续分配是指为一个用户程序分配一个连续的内存空间。
又可进一步分为单一连续分配、固定分区分配、动态分区分配和动态重定位分区分配四种方式。
连续分区方式可使一个进程分得一个连续的内存空间，这样一来有利于程序的执行，但同时又会产生很多的碎片，浪费大量的系统资源。
离散分区是采用段式或页式或段页式的分配方式将一个进程装入一些离散的内存中，这样有利于内存的利用，并且可以方便程序员在更大的空间进行编程工作。
综上可见，连续分配方式和离散分配方式各有各自的特点，应根据实际情况加以改进和利用。
3、某计算机系统提供24位虚存空间，主存为218B，采用分页式虚拟存储管理，页面大小为1KB。
假定用户程序产生了虚拟地址11123456（八进制），而该页面分得块号为100（八进制），说明该系统如何产生相应的物理地址且写出物理地址。
答：虚拟地址11123456（八进制）转化为二进制为：001 001 001 010 011 100 101 110根据题意有，其中前面为页号，而后10位为位移：001 001 001 010 01--------1 100 101 110。
又因为主存大小为218B，页面尺寸为1KB=210B，所以，主存共有218-10，即256块。
所以，块号为100(八进制)是合法地址，于是得出，物理地址为100与位移1 100 101 110并接，得到：八进制物理地址100 1 100 101 110。
4、有数组int A[100][100];元素按行存储。
在一虚存系统中，采用LRU淘汰算法，一个进程有3页主存空间，每页可以存放200个整数。
其中第1页存放程序，且假定程序已在主存。
程序A：for(int i=0;i<100;i++)for(int j=0;j<100;j++) a(i,j)=0; 程序B：for(int j=0;j<100;j++) for(int i=0;i<100;i++) a(i,j)=0;分别就程序A和B的执行进程计算缺页次数。
