存储器管理.ppt

考试大纲,三、内存管理（一）内存管理基础1.内存管理概念程序装入与链接；逻辑地址与物理地址空间；内存保护。2.交换与覆盖3.连续分配管理方式单一连续分配；分区分配。4.非连续分配管理方式分页管理方式；分段管理方式；段页式管理方式。（二）虚拟内存管理1.虚拟内存基本概念2.请求分页管理方式3.页面置换算法最佳置换算法（OPT）；先进先出置换算法（FIFO）；最近最少使用置换算法（LRU）；时钟置换算法（CLOCK）。4.页面分配策略5.抖动,工作集抖动现象；。6.请求分段管理方式7.请求段页式管理方式,（一）内存管理基础,内存管理概念,逻辑地址（相对地址，虚地址）物理地址（绝对地址，实地址）,地址映射,LoadA2003456。,1200,物理地址空间,LoadAdata1data13456,源程序,LoadA2003456,0,100,200,编译连接,逻辑地址空间,BA=1000,（11）30.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,（一）内存管理基础,内存管理概念内存保护：为了确定程序访问合法的地址空间，保护其它内存空间，通过使用两个寄存器基址寄存器和界限寄存器，可提供这种保护。比如基址寄存器和界限寄存器的值分别为300040和120900，那么，程序所能合法访问的地址范围从300040到420940。,（09）26分区分配内存管理方式的主要保护措施是（A）A届地址保护B.程序代码保护C.数据保护D.栈保护,（一）内存管理基础,交换与覆盖覆盖技术主要用在早期的操作系统中一个作业的若干程序段，或几个作业的某些部分共享某一个存储空间交换技术被广泛用于小型分时系统中，交换技术的发展导致了虚存技术的出现共同点：进程的程序和数据主要放在外存，当前需要执行的部分放在内存，内外存之间进行信息交换不同点：如何控制交换。交换技术不要求用户给出程序段之间的逻辑覆盖结构；交换发生在进程或作业之间，而覆盖发生在同一进程或作业内。覆盖只能覆盖那些与覆盖段无关的程序段。,（一）内存管理基础,所谓“对换”，是指把内存中暂时不能运行的进程或者暂时不用的程序和数据，调出到外存上，以便腾出足够的内存空间，再把已具备运行条件的进程或进程所需要的程序和数据，调入内存。以整个进程为单位，称为“整体对换”或“进程对换”以“页”或“段”为单位，则分别称之为“页面对换”或“分段对换”，又统称为“部分对换”。这种对换方法目的是为了支持虚拟存储系统。把外存分为文件区和对换区。前者用于存放文件，后者用于存放从内存换出的进程。,（一）内存管理基础,连续分配管理方式,单一连续分配,（一）内存管理基础,连续分配管理方式,固定分区分配,（一）内存管理基础,连续分配管理方式,动态分区分配,（一）内存管理基础,连续分配管理固定分区分配动态分区分配分区由OS划分分区由程序的执行自然形成分区大小固定大小不固定，动态分配回收有块内剩余有块外碎片不利于大程序有空间就可以执行大程序,动态分区分配算法,首次适应算法FF循环首次适应算法最佳适应算法最坏适应算法,动态分区回收方法,（09）26分区分配内存管理方式的主要保护措施是（A）A届地址保护B.程序代码保护C.数据保护D.栈保护,（10）28某基于动态分区存储管理的计算机，其主存容量为55MB（初始为空闲），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（B）A.7MBB.9MBC.10MBD.15MB,在以下的存储管理方案中，能扩充主存容量的是（）A固定式分区分配B可变式分区分配C页式存储管理D分页虚拟存储管理,可变式分区又称为动态分区，它是在系统运行过程中（）时动态建立的。A在作业装入B在作业创建C在作业完成D在作业未装入,（一）内存管理基础,分页管理方式,0,11,12,31,页号P,页内位移量W,编号01048575,相对地址04095,系统为每个进程建立了一张页面映像表，简称页表。页表放在内存，属于进程的现场信息,（一）内存管理基础,分页管理方式地址映射,某虚拟存储器中的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB。假定某时候系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7，虚拟地址0A6F对应的物理地址是（126F）。,（一）内存管理基础,分段管理方式,方便编程、信息共享、信息保护、动态增长、动态链接,（一）内存管理基础,分页和分段的区别分页分段划分OS划分人为划分大小固定不固定信息无含义有意义地址一维连续地址二维结构,（一）内存管理基础,段页式管理方式,段表：记录了每一段的页表始址和页表长度页表：记录了逻辑页号与内存块号的对应关系（每一段有一个，一个程序可能有多个页表）,（09）27一个分段存储管理系统中，地址长度为32位，其中段号占8位，则最大段长是（C）A.28字节B.216字节C.224字节D.232字节,（10）29某计算机采用二级页表的分页存储管理方式，按字节编址，页大小为210字节，页表项大小为2字节，逻辑地址结构为（页目录号|页号|页内偏移量），逻辑地址空间大小为216页，则表示整个逻辑地址空间的页目录表中包含表项的个数至少是（B？）A.64B.128C.256D.512,采用_不会产生内部碎片。A分页式存储管理B分段式存储管理C固定分区式存储管理D段页式存储管理,一段页式存储器，地址结构如下所示231090该存储器最多容许16个段，请填写每个部分的含义，计算每一段所容纳的页数和最大长度,（二）虚拟内存管理,虚拟内存基本概念,基于程序局部性原理，程序、数据、堆栈的大小可以超过内存的大小，当进程运行时，先将一部分程序装入内存，另一部分暂时留在外存，当要执行的指令不在内存时，由系统自动完成将它们从外存调入内存工作。,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。,逻辑容量由内存容量和外存容量之和所决定，其运行速度接近于内存速度，而每位的成本却又接近于外存。,2019/12/12,19,可编辑,（二）虚拟内存管理,请求分页管理方式,基本思想在进程开始运行之前，装入一个或零个页面，之后根据进程运行的需要，动态装入其它页面；当内存空间已满，而又需要装入新的页面时，根据某种算法淘汰某个页面，装入新的页面。建立在基本分页基础上，为了能支持虚拟存储器功能而增加了请求调页功能和页面置换功能，每次调入和换出的基本单位都是长度固定的页面。,（11）28.在缺页处理过程中，操作系统执行的操作可能是（D）1修改页表2磁盘I/O3分配页框A.1和2B.仅2C.仅3D.1，2和3,（二）虚拟内存管理,请求分页管理方式缺页中断,（二）虚拟内存管理,页面置换算法,1最优算法(OPT算法)向后看，预测（马上要用不替换）2先进先出算法(FIFO算法)队列模型3最久未使用页面置换算法(LRU算法)向前看，预测（最近用过还会用，有序）4时钟置换算法（CLOCK）LRU近似（最近用过有标记，无序）,ExampleofOPT,ExampleofFIFO,ExampleofLRU,ExampleofCLOCK,7012030423,访问标志为1,则10继续,访问标志为0,则替换若第一轮没有为0的，第二轮一定能找到访问则将01,2替换了0,0替换了1,3替换了7,将0访问位变1,（二）虚拟内存管理,页面分配策略,分配给一个进程多少页面？固定数目分配与可变数目分配置换范围全局与局部三种组合：固定+局部可变+全局固定+全局,（二）虚拟内存管理,抖动工作集,在虚存中，页面在内存与外存之间频繁调度，以至于调度页面所需时间比进程实际运行的时间还多，此时系统效率急剧下降，甚至导致系统崩溃。这种现象称为颠簸或抖动。,在某段时间间隔里，进程实际要访问的页面集合。为了避免抖动，需要使工作集全部在内存中。,（11）29.当系统发生抖动（thrashing）时，可用采取的有效措施是（A）1撤销部分进程2增加磁盘交换区的容量3提高用户进程的优先级A仅1B.仅2C.仅3D.仅1和2,分页式虚拟存储管理系统中，页面的大小与可能产生的缺页中断次数（）A成正比B成反比C无关D成固定值,(09)46.请求分页管理系统中，假设某进程的页表内容如下所示：（页号|页框号|有效位（存在位）（0|101H|1）（1|0）（2|254H|1）。页面大小为4KB，一次内存的访问时间是100ms，一次快表（TLB）的访问时间是10ns，处理一次缺页的平均时间108ns（已含更新TLB和页表的时间），进程的驻留集大小固定为2，采用最近最少使用置换算法（LRU）和局部淘汰策略。假设（1）TLB初始为空（2）地址转换时先访问TLB，若TLB未命中，再访问页表（忽略访问页表之后的TLB更新时间）（3）有效位为0表示页面不在内存，产生缺页中断，缺页中断处理后，返回到产生缺页中断的指令处重新执行。设有虚地址访问序列2362H、1565H、25A5H，请问：（1）依次访问上述三个虚地址，各需多少时间？给出计算过程。（2）基于上述访问序列，虚地址1565H的物理地址是多少？请说明理由。,（10）46设某计算机的逻辑地址空间和物理地址空间均为64KB，按字节编址。若某进程最多需要6页（PAGE）数据存储空间，页的大小为1KB，操作系统采用固定分配局部置换策略为此进程分配4个页框（PAGEFRAME），在时刻260前的该进程访问情况如下表所示（访问位即使用位）。当该进程执行到时刻260时，要访问逻辑地址为17CAH的数据。请回答下列问题：（1）该逻辑地址对应的页号是多少？（2）若采用FIFO置换算法，该逻辑地址对应的物理地址是多少？要求给出计算过程。（3）若采用时钟（CLOCK）置换算法，该逻辑地址对应的物理地址是多少？要求给出计算过程（设搜索下一页的指针沿顺时针方向移动，且当前指向2号页框，示意图如下）,例题,1、段式和页式存储管理的地址结构很类似，但是它们有实质上的不同，以下错误的是（）A页式的逻辑地址是连续的，段式的逻辑地址可以不连续B页式的地址是一维的，段式的地址是二维的C分页是操作系统进行的，分段是用户确定的D页式采用静态重定位方式，段式采用动态重定位方式2、在以下的存储管理方案中，能扩充主存容量的是（）A固定式分区分配B可变式分区分配C页式存储管理D分页虚拟存储管理3、段页式管理中，地址映像表是（）A每个进程一张段表，一张页表B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4、一段页式存储器，地址结构如下所示231090该存储器最多容许16个段，请填写每个部分的含义，计算每一段所容纳的页数和最大长度。5、采用_不会产生内部碎片。A分页式存储管理B分段式存储管理C固定分区式存储管理D段页式存储管理6页式虚拟存储管理的主要特点是_。A不要求将作业装入到内存的连续区域B不要求将作业同时全部装入到内存的连续区域C不要求进行缺页中断处理D不要求进行页面置换,例题,7、可变式分区又称为动态分区，它是在系统运行过程中（）时动态建立的。A在作业装入B在作业创建C在作业完成D在作业未装入8、计算机系统的二级存储包括（）ACPU寄存器和主存缓冲区B超高速缓存和内存储器CROM和RAMD主存储器和辅助存储器9、某页式存储管理系统中，地址寄存器长度为24位，其中页号占14位，则主存的分块大小是（）字节A210B10C214D22411、分页式虚拟存储管理系统中，页面的大小与可能产生的缺页中断次数（）。A成正比B成反比C无关D成固定值12、某虚拟存储器中的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB。假定某时候系统为用户的第