第四章存储器管理
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操作系统第17讲 习题三new
A，B（1）提高系统吞吐量（2）提高存储空
间的利用率（3）降低存储费用（4）提高换入换出
的速度。
10
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第四章 存储器管理
5、对重定位存储管理方式，应（A），当程序执行时，
是由（B）与（A）中的（C）相加得到（D），用（D）
来访问内存。
A（1）在整个系统中设置一个重定位寄存器；（2）
Ⅰ. 修改页表 Ⅱ．磁盘I/O Ⅲ．分配页框
A．仅Ⅰ、Ⅱ B．仅Ⅱ C．仅Ⅲ D．Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
21
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第四章 存储器管理
10．当系统发生抖动（thrashing）时，可用采取
的有效措施是（）
Ⅰ. 撤销部分进程
Ⅱ．增加磁盘交换区的容量
Ⅲ．提高用户进程的优先级
A．仅Ⅰ B．仅Ⅱ C．仅Ⅲ D．仅Ⅰ、Ⅱ
空闲区大小递减
8
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第四章 存储器管理
3、在回收内存时能出现下述几种情况（1）释放区与插
入点前一分区F1相邻，此时应（A）；（2）释放区与
插入点后一分区F2相临界，此时应（B）；（3）释放
区不与F1和F2相邻接，此时应（C）。
A，B，C：（1）为回收分区建立一分区表项，填上分
第四章 存储器管理
1、在动态分区式内存管理中，倾向于优先使用低
地址部分的空闲区的算法是（A）；能使内存空间
中空闲分区分布得较均匀的算法是（B）；每次分
配时，把即能满足需要，又能最小的空间区分配给
进程的算法是（C）
A，B，C：（1）最佳适应算法；（2）最坏适
应算法；（3）首次适应算法（4）循环首次适应算
第4章4-5节基本分页、分段存储管理方式
页表
页号
计算公式：物理地址 块号 页面大小+块内地址 块号*页面大小 计算公式：物理地址=块号 页面大小 块内地址
0 1
块 号 2 4 6 7
逻辑地址3500：
页号：3500/1024=3 对应物理块号：7 页内地址：428
2 3
故物理地址为: 7*1024+428=7596
逻辑地址4500：
页号：4500/1024=4
第四章 存 储 器 管 理
问题：
在分页系统中，内存的利用率是不是就 可以达到100%了？ 由于进程的最后一页经常装不满一块 而形成了不可利用的碎片，称之为“页内 页内 碎片”。 碎片
第四章 存 储 器 管 理
2) 页面大小 在分页系统中的页面其大小应适中： 页面 太小 太大 页面数 分配时间 多 少 长 短 内存碎片 减小 变大 内存利 用率 高 低
n
1742 外部页表
1023 0 1 2 第n页页表 1468
图 4-4 两级页表结构 1023
… … … 内存空间
114 1151468第四章 存 Nhomakorabea 器 管 理
（2）地址变换机构
外部页号 P1 外部页内地址 页内地址 P2 d
逻辑地址
外部页表寄存器
＋
… 外部页表
＋
… 页表
b d 物理地址
图 4-5 具有两级页表的地址变换机构
第四章 存 储 器 管 理
4.4.2 地址变换机构
假设页面大小为1K 假设页面大小为
1. 基本的地址变换机构
越界中断 逻辑地址 3100 页表寄存器
页表始址 页表长度
≥
页号 3
页内地址 28
块号 页号 0 1 2 3 … 页表 物理地址 9244 1 3 4 9
页号
计算公式：物理地址 块号 页面大小+块内地址 块号*页面大小 计算公式：物理地址=块号 页面大小 块内地址
0 1
块 号 2 4 6 7
逻辑地址3500：
页号：3500/1024=3 对应物理块号：7 页内地址：428
2 3
故物理地址为: 7*1024+428=7596
逻辑地址4500：
页号：4500/1024=4
第四章 存 储 器 管 理
问题：
在分页系统中，内存的利用率是不是就 可以达到100%了？ 由于进程的最后一页经常装不满一块 而形成了不可利用的碎片，称之为“页内 页内 碎片”。 碎片
第四章 存 储 器 管 理
2) 页面大小 在分页系统中的页面其大小应适中： 页面 太小 太大 页面数 分配时间 多 少 长 短 内存碎片 减小 变大 内存利 用率 高 低
n
1742 外部页表
1023 0 1 2 第n页页表 1468
图 4-4 两级页表结构 1023
… … … 内存空间
114 1151468第四章 存 Nhomakorabea 器 管 理
（2）地址变换机构
外部页号 P1 外部页内地址 页内地址 P2 d
逻辑地址
外部页表寄存器
＋
… 外部页表
＋
… 页表
b d 物理地址
图 4-5 具有两级页表的地址变换机构
第四章 存 储 器 管 理
4.4.2 地址变换机构
假设页面大小为1K 假设页面大小为
1. 基本的地址变换机构
越界中断 逻辑地址 3100 页表寄存器
页表始址 页表长度
≥
页号 3
页内地址 28
块号 页号 0 1 2 3 … 页表 物理地址 9244 1 3 4 9
操作系统考试必备第四章习题(存储器管理)
一、单项选择题1．在存储管理方案中，可与覆盖技术配合。
A. 页式管理B．段式管理C．段页式管理D．可变分区管理2．在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是。
A. 节省主存空间B．物理上扩充主存容量C. 提高CPU效率D．实现主存共享3．动态重定位技术依赖于。
A. 重定位装入程序B．重定位寄存器C. 地址机构D．目标程序4. 虚拟存储器的最大容量。
A. 为内外存容量之和B．由计算机的地址结构决定C．是任意的 D. 由作业的地址空间决定5．在虚拟存储系统中，若进程在内存中占3块(开始时为空)，采用先进先出页面淘汰算法，当执行访问页号序列为1、2、3、4、l、2、5、1、2、3、4、5、6时，将产生次缺页中断。
A．7 B．8 C．9 D．106．很好地解决了“零头”问题的存储管理方法是。
A. 页式存储管理B．段式存储管理C. 多重分区管理D．可变式分区管理7．系统“抖动”现象的发生是由引起的。
A. 置换算法选择不当B．交换的信息量过大C. 内存容量不足D. 请求页式管理方案8．分区管理中采用“最佳适应”分配算法时，宜把空闲区按次序登记在空闲区表中。
A. 长度递增B．长度递减C. 地址递增D. 地址递减9．在固定分区分配中，每个分区的大小是。
A. 相同B.随作业长度变化C. 可以不同但预先固定D．可以不同但根据作业长度固定10．实现虚拟存储器的目的是。
A. 实现存储保护D．实现程序浮动C．扩充辅存容量D．扩充主存容量11．采用段式存储管理的系统中，若地址用24位表示，其中8位表示段号，则允许每段的最大长度是。
A．224B．216C．28D．23212．作业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C．被中断的后一条D．启动时的第一条13．把作业地址空间中使用的逻辑地址变成内存中物理地址的过程称为。
A. 重定位B．物理化C．逻辑化D．加载14．首次适应算法的空闲区是。
第4章 存储器管理_习题
第4章存储器管理4.4自测题4.4.1基本题一．判断题(正确的在括号中记√,错误的记×)1.为了减少内部碎片,页应偏小为好。
( )2.为了减少缺页中断率,页应该小一些。
( )3.为提高对换空间的利用率,一般对其使用离散的分配方式。
( )4.用户程序中出错处理部分不必常驻内存。
( )5.使用预分页的原因是每个进程在最初运行时需要一定数量的页面。
( )6.可变分区法可以比较有效地消除外部碎片,但不能消除内部碎片。
（）7.分页存储管理方案易于实现用户使用内存空间的动态扩充。
( )8.LRU页面调度算法总是选择在主存驻留时间最长的页面被淘汰。
( )9.最佳适应算法比首次适应算法具有更好的内存利用率。
( )10.请求分段存储管理中,分段的尺寸要受主存空间的限制。
( )二．单项选择题，在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代码写在题干后面的括号内。
不选、错选或多选者该题无分。
1.在可变式分区管理中,最佳适应算法是将空白区在空白区表中按______次序排列。
A.地址递增B.地址递减C.容量递增D.容量递减2.动态重定位技术依赖于_______.A.重定位装入程序B.重定位寄存器C.地址机构D.目标程序3.请求分页存储管理方案的主要特点是__________。
A.不要求将作业装入内存B.不要求将作业全部装入内存C.不要求使用联想存储器D.不要求缺页中断的处理4.在存储管理方案中,___________可与覆盖技术配合。
A.页式管理B.段式管理C.段页式管理D.可变分区管理5.一个计算机系统虚存的最大容量是由__________决定的。
A.主存的容量B.辅存的容量C.主存容量+辅存容量D.计算机的地址机构6.在存储管理中,采用覆盖与交换技术的目的是_________。
A.节省主存空间B.物理上扩充主存容量C.提高CPU效率D.实现主存共享7.在可变式分区分配方案中,只需要进行一次比较就可以判定是否满足作业对主存空间要求的是______。
第4章存储器管理-题库及参考答案
第4章存储器管理－选择题参考答案一、选择题1.【2011统考】在虚拟内存管理中，地址变换机构将逻辑地址变换为物理地址，形成该逻辑地址的阶段是()A.编辑B.编译C.链接D.装载2.下面关于存储管理的叙述中，正确的是()A.存储保护的目的是限制内存的分配B.在内存为M、有N个用户的分时系统中，每个用户占M/N的内存空间C.在虚拟内存系统中，只要磁盘空间无限大，作业就能拥有任意大的编址空间D.实现虚拟内存管理必须有相应硬件的支持3.在使用交换技术时，若一个进程正在()，则不能交换出主存。
A.创建B.I/O操作C.处于临界段D.死锁4.在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是()A.节省主存空间B.物理上扩充主存容量C.提高CPU效率D.实现主存共享5.【2009统考】分区分配内存管理方式的主要保护措施是()A.界地址保护B.程序代码保护C.数据保护D.保护6．【2010统考】某基于动态分区存储管理的计算机，其主存容量为.55MB(初始为空)，采用最佳适配算法，分配和释放的顺序为;分配15MB，分配30MB，释放15MB，分配8MB，分配6MB，此时主存中最大空闲分区的大小是()A.7MBB.9MBC.10MBD.15MB7.段页式存储管理中，地址映射表是()A.每个进程一张段表，两张页表B.每个进程的每个段一张段表，一张页表C.每个进程一张段表，每个段一张页表D.每个进程一张页表，每个段一张段表8.内存保护需要由()完成，以保证进程空间不被非法访问A.操作系统B.硬件机构C.操作系统和硬件机构合作D.操作系统或者硬件机构独立完成9.存储管理方案中，()可采用覆盖技术A.单一连续存储管理B.可变分区存储管理C.段式存储管理D.段页式存储管理10.在可变分区分配方案中，某一进程完成后，系统回收其主存空间并与相邻空闲区合并，为此需修改空闲区表，造成空闲区数减1的情况是()A.无上邻空闲区也无下邻空闲区B.有上邻空闲区但无下邻空闲区C.有下邻空闲区但无上邻空闲区D.有上邻空闲区也有下邻空闲区 11．设内存的分配情况如图所示。
第四章存储器管理
考点一内存管理概念一、单项选择题在下面关于存储功能的论述中正确的是（）A.即使在多道程序管理下用户也可以编制用物理地址直接访问内存的程序。
B.内存分配的基本任务是为每道程序分配内存空间，其追求的目的则是提高内存的利用率。
C.为提高内存保护的灵活性，内存保护通常由软件完成。
D.地址映射是指将程序物理地址转变为内存的逻辑地址二、综合应用题1.请列举出逻辑地址和物理地址的两个不同之处。
2.一个进程被换出内存，它就失去了使用CPU的机会。
除了换出内存这种情形，请列举出其它一种情形，进程虽然失去了使用CPU的机会，但它并没有被换出内存。
3.存储管理的主要研究内容是什么？4.什么是动态链接？用何种内存分配方法可以实现这种链接技术？5.某系统把任一程序都分成代码和数据两部分。
CPU知道什么时候要指令（如取指令周期），什么时候要数据（如取数据周期或存数据周期）。
所以，需要两种寄存器（基地址寄存器、界限寄存器），一组用于指令，一组用于数据。
用于指令的是只读的，以便于用户的共享。
请分析这种策略的优缺点。
6.什么是地址的重定位？有哪几种常用的地址重定位的方法？7.在现代计算机系统中，存储器是十分重要的资源，能否合理有效的使用存储器，在很大程度上反映了操作系统的性能，并直接影响到计算机系统作用的发挥。
请问：（1）主存利用率不高主要体现为哪几种形式？（2）可以通过哪些途径来提高主存利用率8.内存保护是否可以完全由软件来实现？为什么？考点二交换与覆盖一、单项选择题1.存储管理方案中，（）可采用覆盖技术。
A.单一连续存储管理B.可变分区存储管理C.段式存储管理D.段页式存储管理2.在存储系统管理中，采用覆盖技术与交换技术的目的是( )。
A.节省主存空间B.物理上扩充主存容量C.提高CPU利用率D.实现主存共存二、综合应用题1.在存储管理中，覆盖和对换技术所以解决的是什么问题？各有什么特点？2请写出你对交换过程和覆盖过程的认识，它们的主要区别有哪些？考点三连续分配管理方式一、单项选择题1.在可变式分区分配方案中，某一作业完成后，系统收回其主存空间并与相邻空闲区合并，为此需要修改空闲区表，造成空闲区域减1的情况是（）。
分页与分段存储管理
分页与分段存储管理
4.4 基本分段存储管理方式
4.4.1 分段存储管理方式的引入
分页与分段存储管理
引入分段存储管理方式， 主要是为了满足用户和程序员
1)
2) 信息共享
3) 信息保护
4)
5) 动态链接
分页与分段存储管理
4.4.2 分段系统的基本原理
1. 分段
分页与分段存储管理
0
作业空间 (MAIN)＝0 段表
内存空间
0
3 0K 0 2 0K 0 1 5K 0
段号 段长 基址 (X)＝1 0 1 2 (S)＝3 3 3 0K 2 0K 4 0K 8 0K
(MAIN)＝0 3 0K (X)＝1 2 0K (D)＝2 1 5K (S)＝3 1 0K
4 0K
8 0K
(D)＝2
1 5K 1 20 K 1 0K 1 50 K
分页与分段存储管理
第四章 存储器管理
4.1 程序的装入和链接
4.2 连续分配方式
4.3 基本分页存储管理方式
4.4 基本分段存储管理方式
上节回顾
1. 四种内存连续分配方式： 单一连续分配：
分页与分段存储管理
固定分区分配：
动态分区分配：FF、CF、BF分配算法 动态重定位分区分配：重定位寄存器 2. 基本分页 页与物理块 地址结构
分页与分段存储管理
4.3 基本分页存储管理方式
分页存储管理，是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小 相等的片，称为页面或页，并为各页加以编号，从0开始，如 第0页、第1页等。 相应地，也把内存空间分成与页面相同大小的若干个存储块， 称为(物理)块或页框(frame)， 也同样为它们加以编号，如0＃块、 1 ＃ 块等等。在为进程分配内存时，以块为单位将进程中的若 干个页分别装入到多个可以不相邻接的物理块中。
存储器管理
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。
图4-1 计算机系统存储器层次示意图2、各种存储器•寄存器、高速缓存Cache：容量很小、非常快速、昂贵、需要电源维持、CPU可直接访问；•内存RAM：容量在若干KB、MB、GB，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：一般设于主存中；•多种类型的磁盘：容量在数MB或数GB，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(主存管理)的目的1、尽可能地方便用户；提高主存储器的使用效率，使主存储器在速度、规模和成本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(字节)单元的编址。
●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(程序中的)逻辑地址转换为对应的物理地址----地址映射；例如指令LOAD L，2500 /*将2500号单元内的数据送入寄存器L*/ ----P123图4-3 作业装进内存时的情况地址映射分静态和动态两种方式。
第4章 存储器管理练习答案
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 ）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 存储器管理(1-2)
物理地址空间
Load A data1
100
Load A 200
1100
Load A 1200
编译 连接
data1 3456 200 3456
地址映射
1200 3456 。 。
第四章 存 储 器 管 理
地址映射的方式
静态地址映射： 1）程序被装入内存时由操作系统的连接装入程序完成 程序的逻辑地址到内存地址的转换； 2）地址转换工作是在程序执行前由装入程序集中一次 完成。 假定程序装入内存的首地址为BR，程序地址为VR，内存 地址为MR，则地址映射按下式进行：MR=BR+VR
② 便于实现对目标模块的共享：将内存中的一个模块可 以连接到多个程序中。 ③ 要运行的程序都必须在装入时，全部连接调入内存。
第四章 存 储 器 管 理
3. 运行时动态链接(Run-time Dynamic Linking) 动态链接方式：将对某些模块的链接推迟到执行时才实施， 亦即，在执行过程中，当发现一个被调用模块尚未装 入内存时，立即由OS去找到该模块并将之装入内存， 把它链接到调用者模块上。特点如下： 特点：凡在执行过程中未被用到的目标模块，都不会被调 入内存和被链接到装入模块上，这样不仅可加快程序 的装入过程，而且可节省大量的内存空间。
硬件支持：在动态地址重定位机构中，有一个基地址寄存器BR和一 个程序地址寄存器VR，一个内存地址寄存器MR。
转换过程：MR=BR+VR
第四章 存 储 器 管 理
把程序装入起始地址为100的内存区
0 100
重定位寄存器 1000
…
MOV r1，[50]
0 1000 1100
… …
MOV r1பைடு நூலகம்[50]
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(2)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。
虚拟存储器的定义
所谓虚拟存储器，是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， 其逻辑容量由内存容量和外存容量之和所决定。
为了实现请求分段1)请求分段的段表机制。这是在纯分段的段表机制 基础上增加若干项而形成的。
(2)缺段中断机构。每当用户程序所要访问的段尚未 调入内存时，产生一个缺段中断，请求OS将所缺的段调 入内存。
(3)地址变换机构。
虚拟存储器的特征
多次性 多次性是指一个作业被分成多次调入内存运行，亦
第四章 存储器管理
4.6 虚拟存储器的基本概 念
前面所介绍的各种存储器管理方式有一个共同的特 点，即它们都要求将一个作业全部装入内存后方能运行， 于是，出现了下面这样两种情况：
(1)有的作业很大，其所要求的内存空间超过了内存 总容量，作业不能全部被装入内存，致使该作业无法运 行。
(2)有大量作业要求运行，但由于内存容量不足以容 纳所有这些作业，只能将少数作业 装入内存让它们先运 行，而将其它大量的作业留在外存上等待。
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，任何其它的存储管理方式都 不具有这一特征。因此，我们也可以认为虚拟存储器是 具有多次性特征的存储器系统。
对换性
对换性是指允许在作业的运行过程中进行换进、换出， 亦即，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)；甚至还允许将暂时不 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。换进和换出能有效地提高内存利用率。可见， 虚拟存储器具有对换性特征。
局部性原理 早在1968年，Denning.P就曾指出：程序在执行时将
呈现出局部性规律，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。他提出了下述几个论点：
(1)程序执行时，除了少部分的转移和过程调用指令外， 在大多数情况下仍是顺序执行的。
(2)过程调用将会使程序的执行轨迹由一部分区域转 至另一部分区域，但经研究看出，过程调用的深度在大 多数情况下都不超过5。这就是说，程序将会在一段时间 内都局限在这些过程的范围内运行。
2)实现请求分页的软件
这里包括有用于实现请求调页的软件和实现页面置换 的软件。它们在硬件的支持下，将程序正在运行时所需 的页面(尚未在内存中的)调入内存，再将内存中暂时不 用的页面从内存置换到磁盘上。
请求分段系统
这是在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置 换功能后所形成的段式虚拟存储系统。它允许只装入少 数段(而非所有的段)的用户程序和数据，即可启动运行。 以后再通过调段功能和段的置换功能将暂不运行的段调 出，同时调入即将运行的段。置换是以段为单位进行的。
(3)程序中存在许多循环结构，这些虽然只由少数指令 构成，但是它们将多次执行。
(4)程序中还包括许多对数据结构的处理，如对数组进 行操作，它们往往都局限于很小的范围内。
局限性还表现在下述两个方面：
(1)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。
一种解决方法是从物理上增加内存的容量，但这往 往会受到机器自身的限制，而且增加系统成本。
另一种方法是从逻辑上扩充内存容量，这正是虚拟 存储技术所要解决的主要问题。
虚拟存储器的引入
常规存储器管理方式的特征 (1)一次性。在前面所介绍的几种存储管理方式中，
都要求将作业全部装入内存后方能运行，即作业在运行 前需一次性地全部装入内存，而正是这一特征导致了上 述两种情况的发生。此外，还有许多作业在每次运行时， 并非其全部程序和数据都要用到。如果一次性地装入其 全部程序，也是一种对内存空间的浪费。
虚拟存储器的实现方法
在虚拟存储器中，允许将一个作业分多次调入内存， 因此，虚拟存储器的实现，都建立在离散分配的存储管 理方式的基础上。 分页请求系统
这是在分页系统的基础上，增加了请求调页功能和 页面置换功能所形成的页式虚拟存储系统。它允许只装 入少数页面的程序(及数据)，便启动运行。以后，再通 过调页功能及页面置换功能，陆续地把即将要运行的页 面调入内存，同时把暂不运行的页面换出到外存上。置 换时以页面为单位。为了能实现请求调页和置换功能， 系统必须提供必要的硬件支持和相应的软件。
1)硬件支持
主要的硬件支持有：
①请求分页的页表机制，它是在纯分页的页表机制上 增加若干项而形成的，作为请求分页的数据结构；
②缺页中断机构，即每当用户程序要访问的页面尚未 调入内存时，便产生一缺页中断，以请求OS将所缺的页 调入内存；
③地址变换机构，它同样是在纯分页地址变换机构的 基础上发展形成的。
(2)驻留性。作业装入内存后，便一直驻留在内存中， 直至作业运行结束。尽管运行中的进程会因I/O而长期等 待，或有的程序模块在运行过一次后就不再需要(运行) 了，但它们都仍将继续占用宝贵的内存资源。
由此可以看出，上述的一次性及驻留性，使许多在 程序运行中不用或暂不用的程序(数据)占据了大量的内 存空间，使得一些需要运行的作业无法装入运行。现在 要研究的问题是：一次性及驻留性在程序运行时是否是 必需的。
分配的基础上。
虚拟性
虚拟性是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。这是虚拟存储器 所表现出来的最重要的特征，也是实现虚拟存储器的最 重要的目标。
值得说明的是，虚拟性是以多次性和对换性为基础的， 或者说，仅当系统允许将作业分多次调入内存，并能将 内存中暂时不运行的程序和数据换至盘上时，才有可能 实现虚拟存储器；而多次性和对换性又必须建立在离散
虚拟存储器的定义
所谓虚拟存储器，是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， 其逻辑容量由内存容量和外存容量之和所决定。
为了实现请求分段1)请求分段的段表机制。这是在纯分段的段表机制 基础上增加若干项而形成的。
(2)缺段中断机构。每当用户程序所要访问的段尚未 调入内存时，产生一个缺段中断，请求OS将所缺的段调 入内存。
(3)地址变换机构。
虚拟存储器的特征
多次性 多次性是指一个作业被分成多次调入内存运行，亦
第四章 存储器管理
4.6 虚拟存储器的基本概 念
前面所介绍的各种存储器管理方式有一个共同的特 点，即它们都要求将一个作业全部装入内存后方能运行， 于是，出现了下面这样两种情况：
(1)有的作业很大，其所要求的内存空间超过了内存 总容量，作业不能全部被装入内存，致使该作业无法运 行。
(2)有大量作业要求运行，但由于内存容量不足以容 纳所有这些作业，只能将少数作业 装入内存让它们先运 行，而将其它大量的作业留在外存上等待。
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，任何其它的存储管理方式都 不具有这一特征。因此，我们也可以认为虚拟存储器是 具有多次性特征的存储器系统。
对换性
对换性是指允许在作业的运行过程中进行换进、换出， 亦即，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)；甚至还允许将暂时不 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。换进和换出能有效地提高内存利用率。可见， 虚拟存储器具有对换性特征。
局部性原理 早在1968年，Denning.P就曾指出：程序在执行时将
呈现出局部性规律，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。他提出了下述几个论点：
(1)程序执行时，除了少部分的转移和过程调用指令外， 在大多数情况下仍是顺序执行的。
(2)过程调用将会使程序的执行轨迹由一部分区域转 至另一部分区域，但经研究看出，过程调用的深度在大 多数情况下都不超过5。这就是说，程序将会在一段时间 内都局限在这些过程的范围内运行。
2)实现请求分页的软件
这里包括有用于实现请求调页的软件和实现页面置换 的软件。它们在硬件的支持下，将程序正在运行时所需 的页面(尚未在内存中的)调入内存，再将内存中暂时不 用的页面从内存置换到磁盘上。
请求分段系统
这是在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置 换功能后所形成的段式虚拟存储系统。它允许只装入少 数段(而非所有的段)的用户程序和数据，即可启动运行。 以后再通过调段功能和段的置换功能将暂不运行的段调 出，同时调入即将运行的段。置换是以段为单位进行的。
(3)程序中存在许多循环结构，这些虽然只由少数指令 构成，但是它们将多次执行。
(4)程序中还包括许多对数据结构的处理，如对数组进 行操作，它们往往都局限于很小的范围内。
局限性还表现在下述两个方面：
(1)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。
一种解决方法是从物理上增加内存的容量，但这往 往会受到机器自身的限制，而且增加系统成本。
另一种方法是从逻辑上扩充内存容量，这正是虚拟 存储技术所要解决的主要问题。
虚拟存储器的引入
常规存储器管理方式的特征 (1)一次性。在前面所介绍的几种存储管理方式中，
都要求将作业全部装入内存后方能运行，即作业在运行 前需一次性地全部装入内存，而正是这一特征导致了上 述两种情况的发生。此外，还有许多作业在每次运行时， 并非其全部程序和数据都要用到。如果一次性地装入其 全部程序，也是一种对内存空间的浪费。
虚拟存储器的实现方法
在虚拟存储器中，允许将一个作业分多次调入内存， 因此，虚拟存储器的实现，都建立在离散分配的存储管 理方式的基础上。 分页请求系统
这是在分页系统的基础上，增加了请求调页功能和 页面置换功能所形成的页式虚拟存储系统。它允许只装 入少数页面的程序(及数据)，便启动运行。以后，再通 过调页功能及页面置换功能，陆续地把即将要运行的页 面调入内存，同时把暂不运行的页面换出到外存上。置 换时以页面为单位。为了能实现请求调页和置换功能， 系统必须提供必要的硬件支持和相应的软件。
1)硬件支持
主要的硬件支持有：
①请求分页的页表机制，它是在纯分页的页表机制上 增加若干项而形成的，作为请求分页的数据结构；
②缺页中断机构，即每当用户程序要访问的页面尚未 调入内存时，便产生一缺页中断，以请求OS将所缺的页 调入内存；
③地址变换机构，它同样是在纯分页地址变换机构的 基础上发展形成的。
(2)驻留性。作业装入内存后，便一直驻留在内存中， 直至作业运行结束。尽管运行中的进程会因I/O而长期等 待，或有的程序模块在运行过一次后就不再需要(运行) 了，但它们都仍将继续占用宝贵的内存资源。
由此可以看出，上述的一次性及驻留性，使许多在 程序运行中不用或暂不用的程序(数据)占据了大量的内 存空间，使得一些需要运行的作业无法装入运行。现在 要研究的问题是：一次性及驻留性在程序运行时是否是 必需的。
分配的基础上。
虚拟性
虚拟性是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。这是虚拟存储器 所表现出来的最重要的特征，也是实现虚拟存储器的最 重要的目标。
值得说明的是，虚拟性是以多次性和对换性为基础的， 或者说，仅当系统允许将作业分多次调入内存，并能将 内存中暂时不运行的程序和数据换至盘上时，才有可能 实现虚拟存储器；而多次性和对换性又必须建立在离散