4-5 虚拟存储器的基本概念

虚拟存储器摘要纠错编辑摘要虚拟存储器源出于英国ATLAS计算机的一级存储器概念。

这种系统的主存为16千字的磁芯存储器，但中央处理器可用20位逻辑位置对主存寻址。

到1970年，美国RCA公司研究成功虚拟存储器系统。

IBM公司于1972年在IBM370系统上全面采用了虚拟存储技术。

虚拟存储器已成为计算机系统中非常重要的部分。

虚拟存储器只是一个容量非常大的存储器的逻辑模型，不是任何实际的物理存储器。

它借助于磁盘等辅助存储器来扩大主存容量，使之为更大或更多的程序所使用。

它指的是主存-外存层次。

以透明的方式给用户提供了一个比实际主存空间大得多的程序位置空间。

虚拟存储器-工作原理虚拟存储器模型虚拟存储器是由硬件和操作系统自动实现存储信息调度和管理的。

它的工作过程包括6个步骤：①中央处理器访问主存的逻辑位置分解成组号a和组内位置b，并对组号a进行位置变换，即将逻辑组号a作为索引，查位置变换表，以确定该组信息是否存放在主存内。

②如该组号已在主存内，则转而执行④；如果该组号不在主存内，则检查主存中是否有空闲区，如果没有，便将某个暂时不用的组调出送往辅存，以便将这组信息调入主存。

③从辅存读出所要的组，并送到主存空闲区，然后将那个空闲的物理组号a和逻辑组号a登录在位置变换表中。

④从位置变换表读出与逻辑组号a对应的物理组号a。

⑤从物理组号a和组内字节位置b得到物理位置。

⑥根据物理位置从主存中存取必要的信息。

存储模型调度方式有分页式、段式、段页式3种。

页式调度是将逻辑和物理位置空间都分成固定大小的页。

主存按页顺序编号，而每个独立编址的程序空间有自己的页号顺序，通过调度辅存中程序的各页可以离散装入主存中不同的页面位置，并可据表一一对应检索。

页式调度的优点是页内零头小，页表对程序员来说是透明的，位置变换快，调入操作简单；缺点是各页不是程序的独立模块，不便于实现程序和数据的保护。

段式调度是按程序的逻辑结构划分位置空间，段的长度是随意的，并且允许伸长，它的优点是消除了内存零头，易于实现存储保护，便于程序动态装配；缺点是调入操作复杂。

操作系统试题-9一、单选题（每小题1分，共20分）1、操作系统的【】管理部分负责对进程进行调度。

A、存储器B、控制器C、文件D、处理机2、操作系统的基本类型主要有【】。

A、批处理系统、分时系统及多任务系统B、实时系统、批处理系统及分时系统C、单用户、多用户及批处理系统D、实时系统、分时系统及多用户系统3、在进程管理中，当【】时，进程从阻塞状态变为就绪状态。

A、进程调度B、等待的事件发生C、等待某一事件D、时间片用完4、一个执行的进程时间片用完后，它的状态变为【】。

A、就绪B、等待C、挂起D、不确定5、若P、V原语的信号量S的初值为2，当前值为-1，则表示有【】个等待进程。

A、0个B、1个C、2个D、3个6、进程的并发执行是指若干个进程【】。

A、同时执行B、在执行时间上是不可重叠的C、在执行时间上是重叠的D、共享系统资源7、通常，用户进程被创建后，【】。

A、便一直存在于系统中，直到被撤消B、随着进程的阻塞与唤醒而撤消与建立C、随着时间片轮转而撤消与建立D、随着作业的正常或不正常结束而撤消8、不可行的死锁预防策略是【】。

A、破坏互斥条件B、破坏不可剥夺条件C、破坏请求和保持条件D、破坏环路等待条件9、资源的有序分配策略可以破坏【】条件。

A、互斥使用B、不剥夺C、请求和保持D、环路等待10、某系统中有3个并发进程，都需要同类资源5个，请问该系统不会发生死锁的最少资源数是【】。

A、10B、12C、13D、1511、在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是【】。

A、逻辑扩充内存容量B、物理扩充内存容量C、提高CPU效率D、实现内存共享12、分区存储管理中的最佳适应算法，要求把空闲区按照【】的次序登记在空闲区表中。

A、大小递减B、大小递增C、地址递减D、地址递增13、在分页存储管理系统中，若逻辑地址用32位表示，其中20位表示页号，则页面大小为【】。

A、1MBB、4KBC、4GBD、2KB14、实现虚拟存储器的理论基础是程序的【】原理。

计算机操作系统第五章-虚拟存储器分解第五章虚拟存储器第一节虚拟存储器的基本概念一、虚拟存储器的引入在前面介绍的各种存储管理方式中，用户作业一旦被装入内存，就会一直驻留其中，直到进程运行结束(驻留性)。

有些存储管理方式还存在一次性。

因此，用户作业要最终运行完毕，系统必须给它提供不短于作业长度的存储空间。

于是就出现了两种问题：长作业无法运行大量作业无法同时运行程序运行的局部性原理：在一段时间内一个程序的执行往往呈现出高度的局部性。

前期讨论：P112-113；局部性还表现在两方面：(1) 一条指令被执行，则不久以后该指令很可能再次执行；某个数据被访问，则不久以后该数据附近的数据很可能被访问。

产生这类局部性的典型原因，是由于在程序中存在着大量的循环操作。

(2) 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。

若某一存储单元被使用，则在一定时间内，与该存储单元相邻的单元很可能被使用。

其典型情况便是程序的顺序执行、数组的处理等。

局部性原理是在存储分配时克服驻留性、实现虚拟存储的依据。

二、虚拟存储器的定义定义：具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。

其访问速度接近于内存，而其容量和每位的成本却又接近于外存。

特性：虚拟存储器连续性离散性一次性多次性驻留性交换性虚拟性对用户而言，它访问特性和内存一样；它以CPU时间和外存空间换取宝贵内存空间，是操作系统中的一种资源转换技术。

容量：一个虚拟存储器的最大容量是由计算机的地址结构确定的。

如：若CPU的有效地址宽度为32位，则程序可以寻址范围是0～232-1 ，即虚存容量可达4GB。

虚拟存储器的容量与主存的实际大小没有直接的关系，而是在主存与辅存的容量之和的范围内。

三、虚拟存储技术基本原理：P115把内存与外存有机地结合起来使用，从而得到一个容量很大的“内存”。

当进程开始运行时，先将它的一部分内容装入内存，另一部分暂时留在外存。

在运行过程中，当要访问的指令/数据不在内存时，由OS 自动将内存中的一些内容调到外存，藤出空间，再将马上要访问的内容从外存调入内存。

电大《操作系统》2028-2029期末试题及答案
一、选择题（选择一个正确答案的代码填入括号中，每小题2分，共 30分）
1．在计算机系统中，控制和管理各种资源、有效地组织多道程序运行的系统软件称作 ( ) A．操作系统 B．文件系统
C．管理信息系统 D．数据库管理系统
2．下列不属于分时系统特征的是( )。

A．为多用户设计
B．可靠性比实时系统要求高
C．方便用户与计算机的交互
D．需要中断机构及时钟系统的支持
3. 进程是程序的执行过程，可以处于不同的状态，各自向前推进的速度是不可预知的，这种性质称作进程的( )。

A．动态性 B．并发性
C．异步性 D．调度性
4．操作系统中利用信号量和P、V操作，( )。

A．只能实现进程的互斥 B．只能实现进程的同步
C．可实现进程的互斥和同步 D．可完成进程调度
5．在操作系统中，作业处于( )状态时，已处于进程的管理之下。

A．后备 B．执行
C．提交 D．完成
6．按照作业到达的先后次序调度作业，排队等待时间最长的作业被优先调度，这是指( )调度算法。

A．优先级法 B．先来先服务法
C．时间片轮转法 D．短作业优先法
7．当硬件中断装置发现有事件发生时，就会中断正在占用CPU的程序的执行，让操作系统的( )占用CPU。

A．作业管理程序 B．系统调用程序
C．中断处理程序 D．文件管理程序
8．经过( )，目标程序可以不经过任何改动而装人物理内存单元。

A．静态重定位 B．动态重定位
C．编译或汇编 D．存储扩充。

（第5章操作系统的资源管理）习题五答案习题五参考答案（P132）5-1什么是虚拟资源？对主存储器⽽⾔，⽤户使⽤的虚拟资源是什么？答：虚拟资源是⽤户使⽤的逻辑资源，是操作系统将物理资源改造后，呈现给⽤户的可供使⽤的资源。

对主存储器⽽⾔，⽤户使⽤的虚拟资源是虚拟存储器。

提供给⽤户使⽤虚拟存储器的⼿段是逻辑地址空间，⽤户在编程时使⽤的是逻辑地址，空间⼤⼩不受限制（也就是说逻辑地址空间可以⽐物理地址空间⼩也可以⽐物理地址空间⼤）。

5-2常⽤的资源分配策略有哪两种？在每⼀种策略中，资源请求队列的排序原则是什么？答：常⽤的资源分配策略有先来先服务策略和优先调度策略。

在先来先服务策略中资源请求队列的排序原则是按照提出请求的先后次序排序；在优先调度策略中资源请求队列的排序原则是按照提出请求的紧迫程度（即优先级）从⾼到底排序。

5-3什么是移臂调度？什么是旋转调度？答：移臂调度是指在满⾜⼀个磁盘请求时，总是选取与当前移臂前进⽅向上最近的那个请求，使移臂距离最短。

旋转调度是指在满⾜⼀个磁盘请求时，总是选取与当前读写磁头旋转⽅向上最近的那个请求，使旋转圈数最少。

5-4什么是死锁？试举例说明。

答：⼀组进程中，每个进程都⽆限等待被该组进程中另⼀进程所占有的资源，因⽽永远⽆法得到资源，这种现象称为进程死锁，这⼀组进程就称为死锁进程。

设某系统拥有⼀台输⼊机和⼀台打印机，并为进程P1和P2所共享。

在t1时刻，进程P1和P2分别占⽤了输⼊机和打印机。

在t2（t2 > t1）时刻，进程P1请求打印机，P1将被阻塞，进⼊等待打印机的等待队列中，等待P2释放打印机。

在t3（t3 > t2）时刻，进程P2请求输⼊机，P2将被阻塞，进⼊等待输⼊机的等待队列中，等待P1释放输⼊机。

此时，P1和P2进⼊了永久的互等状态，即P1和P2成为死锁进程，出现了死锁现象。

5-5产⽣死锁的原因是什么？产⽣死锁的必要条件是什么？答：产⽣死锁的原因主要有：（1）竞争有限的系统资源。