操作系统-存储管理（4）段页式虚拟存储
物理地址：⼜称绝对地址，即程序执⾏所使⽤的地址空间（处理器执⾏指令时按照物理地址进⾏）
逻辑地址：⼜称相对地址，即⽤户编程所使⽤的地址空间，从0开始编号，有两种形式：⼀维逻辑地址（地址） ⼆维逻辑地址（段号:段内地址）
主存储器空间的分配与去配：
分配：进程装⼊主存时，存储管理软件进⾏具体的主存分配操作，并设置⼀个表格记录主存空间的分配情况
去配：当某个进程撤离或主动归还主存资源时，存储管理软件要收回它所占⽤的全部或者部分存储空间，调整主存分配表信息
主存储器空间的共享：
多个进程共享主存储器资源：多道程序设计技术使若⼲个程序同时进⼊主存储器，各⾃占⽤⼀定数量的存储空间，共同使⽤⼀个主存储器
多个进程共享主存储器的某些区域：若⼲个协作进程有共同的主存程序块或者主存数据块
多道程序设计需要复⽤主存：
按照分区复⽤：主存划分为多个固定/可变尺⼨的分区，⼀个程序/程序段占⽤⼀个分区
按照页架复⽤：主存划分成多个固定⼤⼩的页架，⼀个程序/程序段占⽤多个页架
装载程序/加载器（loader）把可执⾏程序装⼊内存的⽅式有：
绝对装载
可重定位装载
动态运⾏时装载
地址转换：⼜称重定位，即把可执⾏程序逻辑地址转换成绝对地址，可分为：
静态地址重定位：由装载程序实现装载代码模块的加载和地址转换（⽆需硬件⽀持），把它装⼊分配给进程的内存指定区域，其中所有指令代码和数据的逻辑地址在执⾏前⼀次全
部修改为内存物理地址。早期单任务单⽤户OS使⽤。
动态地址重地位：由装载程序实现装载代码模块的加载，把它装⼊进程的内存在指定区域，但对链接程序处理过的应⽤程序逻辑地址不做修改，程序内存起始地址被置⼊重定位寄
存器（基址寄存器）。程序执⾏过程中每当CPU访问程序和数据引⽤内存地址时，由硬件地址转换机构截取此逻辑地址并加上重定位寄存器的值。
运⾏时链接地址重定位
存储保护：为避免主存中的多个进程相互⼲扰，必须对主存中的程序和数据进⾏保护。这⼀功能需要软硬件协同完成，CPU检查是否允许访问，不允许则产⽣地址保护异常，由OS进⾏相
哈尔滨学院2014年秋季学期单元测试试卷
课程名称：计算机组成原理
单元名称：第五章 存储系统
一、填空题
1．在多级存储体系中，Cache的主要功能是________，虚拟存储器的主要功能是________。
2．SRAM靠________存储信息，DRAM靠________存储信息。________存储器需要定时刷新。
3．动态半导体存储器的刷新一般有________、________和________。
4．一个512KB的存储器，其地址线和数据线的总和是________。
5．若RAM芯片内有1024个单元，用单译码方式，地址译码器有________条输出线；用双译码方式，地址译码器有________条输出线。
6．高速缓冲存储器中保存的信息是主存信息的________。
二、选择题
1．在磁盘和磁带这两种磁介质存储器中，存取时间与存储单元的物理位置有关，按存储方式分____。
A．二者都是顺序存取 B．二者都是直接存取
C．磁盘是直接存取，磁带是顺序存取 D．磁带是直接存取，磁盘是顺序存取
2．存储器进行一次完整的读写操作所需要的全部时间称为____。
A．存取时间 B．存取周期 C．CPU周期 D．机器周期
3．若存储周期250ns，每次读出16位，则该存储器的数据传送率为____。
A．4×106B/s B．4MB/s
C．8×106B/s D．8MB/s
4．用户程序存放的贮存空间属于______。
A．随机存取存储器 B．只读存储器
C．顺序存取存储器 D．直接存取存储器
5．以下哪种类型的存储器速度最快______。
A．DRAM B．ROM C．EPROM D．SRAM
6．以下说法中正确的是______。
A．半导体RAM信息可读可写，且断电后仍能保持记忆 B．动态RAM是易失性RAM，而静态RAM中的存储信息是不易失的
_
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。
联想 存储器 虚拟 存储器 的分类介绍
虚拟存储器可以分为三类:页式、段式和段页式。
在页式虚拟存储器中通过把主存空间和程序空间都机械等分成固定大小的页(页面大小随机器而定，一般为4KB到4MB)，按页顺序编号，用相应的映像
表机构来指明该程序的某页是否已经装入主存。若已经装入主存，则应同时指
明其在主存中所处的位置;如果未装入主存，则去辅存中调页，并建立起程序空间和实存空间的地址映像关系。这样，程序执行时通过查映像表将程序地址(虚
拟地址)变换成实际主存地址(物理地址)再访问主存。
此存储系统具有主存的速度和辅存的容量，提高了存储器系统的性能价格
比。CPU直接访问主存，主存与辅存之间的信息交换由操作系统和硬件来完成，这种把辅存看作是主存的一部分，以扩大主存容量的技术，称之为虚拟技术。
用虚拟技术设计的存储器，称为虚拟存储器。
这些主存与辅存之间实际存在的操作和辅助软、硬件，对应用程序设计者来讲是透明的。但虚拟存储器对系统程序员来讲基本上是不透明的，只是某些
部分(如虚拟地址到主存地址的变换)由于采用硬件实现才是透明的。
虚拟地址--又称逻辑地址，是指访问虚拟空间的地址。由于指令中给出的地址码是按虚存空间来统一编址的，因此指令的地址码实际上是虚拟地址。
物理地址--是指访问主存空间的地址
为了给用户提供更大的随机存取空间而采用的一种存储技术。它将内存与外存结合使用，好像有一个容量极大的内存储器，工作速度接近于主存，每位
成本又与辅存相近，在整机形成多层次存储系统。
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位逻辑地址对主存寻址。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:
