第三部分操作系统考研复习ppt课件

第三部分内存管理，第1、3部分内存管理(a)内存管理基本1。内存管理概念(1)程序加载和链接；(2)逻辑和物理地址空间；(3)内存保护。2.交换和复盖范围3。连续分配管理方法(1)单个连续分配；(2)分区。4.非连续分配管理方法(1)寻呼管理方法；(2)分段管理方法；(3)基于段页面的管理方法。2，(2)虚拟内存管理1。虚拟内存基本概念2。管理请求寻呼的方法3。页面替换算法(1)最佳替换算法(OPT)；(2)先进先出替换算法(FIFO)；(3)最近最小替换算法(LRU)；(4)时钟更换算法(CLOCK)。4.页面分配策略5。抖动(1)抖动现象；(2)工作集。6.请求段管理方法7。请求段基于页面的管理方法，3，内存管理包括主内存管理和虚拟内存，作为操作系统的核心内容，必须重点了解。审查要求如下：(1)从操作系统的角度了解程序的执行过程，包括编译、链接和加载执行的整个过程。确定逻辑地址、物理地址的含义、静态和动态链接之间的区别，以及绝对和动态装载之间的区别。(2)掌握交换和覆盖技术的应用。(3)确定各种连续内存分配管理方法和特性。可以区分内部碎片和外部碎片。4，(4)重点介绍了三种连续内存分配方法，包括内存分配过程、地址转换过程和单独分配方法的特性：基本分页管理方法、分段管理方法和基于分段页面的管理。(5)主要关注基本寻呼管理方法的逻辑地址结构、页面表结构、访问内存的进程以及访问内存有效时间的计算过程。(6)掌握快速表和多层次页表的作用和原理。(7)掌握寻呼系统和分段系统之间的差异和连接。(8)掌握虚拟内存的概念和程序局部性的原理。5、(9)重点介绍了以下三种虚拟内存分配方法：请求分页管理方法、请求段管理方法和基于请求段页面的管理，包括内存分配过程、地址转换过程和单独分配方法的特性。(10)着重介绍了请求寻呼管理方法的逻辑地址结构、页表结构：访问过程和访问时间计算过程、(11)请求寻呼管理方法的4种页面替换算法及其特点。(12)了解抖动概念，并了解出现抖动现象的原因。6，3.1内存管理基础1。内存管理概念(1)分配和回收内存管理功能、地址转换、内存扩展、存储保护(2)应用程序处理流程链接方式：静态链接、加载时动态链接、运行时动态链接程序加载方式：绝对加载、可重新定位加载、动态执行加载2。交换和复盖，7，3。连续分配管理方法(1)单个连续分配(2)固定分区分配分区方法、内存分配方法、固定分区的优缺点(3)动态分区分配分区分配算法：原始适应、循环原始适应、最佳适应、最差适应分区回收：相邻地区统一问题连接技术：分区的存储保护：上限非连续分配管理方式(1)实现默认分页存储管理方式的想法：默认地址转换机构：具有快速表的地址转换机构：两阶段和多阶段页表：(2)实现默认段存储管理方式的想法：默认地址转换机构：段共享和保护：段共享和分页的区别：默认段存储管理的优缺点：9寻呼存储管理系统中逻辑地址的结构长度为18个字符。其中11到17位表示页码，0到10位表示页面内的偏移地址。如果将一个操作的每个页面依次保存在物理块2、3、7中(1)，那么默认存储容量最多分为几个k、几个块、几个？(2)逻辑地址1500应位于多少页，其物理地址是什么？解决方案：页面表格包含三个页面表格项目：(0，2)、(1.3)、(2，7)。(1)逻辑地址共18个字符，因此最大默认存储容量为218字节=256KB。010表示页面内的编织，因此页面大小=211。每个大小=页面大小=211。物理块数合计=218/211=128。(2)逻辑地址A=1500，对应的页码=(int) (1500/211)=0页内偏移W=1500。查询页面表格指示对应的实体区块编号为2。因此，相应的物理地址E=2*211 1500=5596。11，2。假定一个寻呼存储管理系统中有express，并且大多数活动页面表条目都可能存在。如果页面表存储在内存中，内存访问时间为1s，express的命中率为85%，那么有效访问时间是多少？如果express的命中率为50%，则有效访问时间是多少？解决方法：有效的访问时间是通过逻辑地址访问该物理地址上的数据所用的时间。如果有速记表，则首先查找速记表(因为速度快，所以不忽略时间)，如果找到相应的页表条目，则删除物理块号，按物理地址写入，然后访问内存，只需访问内存一次。如果在快速表格中找不到，则需要访问内存两次才能在页面表格中找到。如果表格命中率为85%:有效存取时间=2 * 1s 0-1s * 85%=1.15s快速表格的命中率为50%:有效存取时间=2 * 1s 0-1s * 50%=1.5s。快速如果标题没有快速表访问时间，则通常认为快速表访问时间为零。12，3。使用多层分页存储管理运行满足264地址空间的操作。假设页面大小为4KB，页面表中的每个表条目占用8个字节，应至少使用多少个级别的页面表来满足系统的分页管理？解决方案：页面大小=4KB=212字节，每个页面表条目为8字节=23字节，因此212/23=29个页面表条目可以存储在一个页面上。如果有n层分页，则64位逻辑地址为。其中页面大小为212字节，因此页面内偏移为12个字符。剩馀的64-12=52位，可以放下29个表条目的物理块，因此52/9=6(作为整数向上导入)。13、操作系统使用动态分区存储管理技术。操作系统从低地址占用100KB空间，用户区域主存储库从100KB到512KB。最初，所有用户区域都处于空闲状态，分配时，将空闲分区的较低地址部分截断为自己的分配区域。下一个请求，解除作业序列后：请求300KB；100KB请求；请求。300KB的释放，150KB请求；请求。50KB请求90KB请求；请求。请回答以下问题：(1)在采用初始适应算法时，主存储库中有哪些空闲分区？绘制主存储分布图，并指示空闲分区的第一个地址和大小。(2)使用最佳适应算法时，主存储库中有哪些空闲分区？绘制主存储分布图，并指示空闲分区的第一个地址和大小。(3)如果以后请求80KB，这两种情况会产生什么结果？解释为什么是问题吗？14，解决方法：(1)使用原始自适应算法创建的空闲分区为块1(原始地址390KB，大小10KB)，块2(原始地址500KB，大小112KB)。(2)使用最佳适应算法时创建的空闲分区包括块1(第一个地址为340KB，大小为60KB)、块2(第一个地址为550KB，大小为62KB)。(3)然后，如果请求80KB并采用初始适应方法，则存在112KB的空闲分区，即块2，因此可以在此分配空间。使用最佳自适应算法时，块1和块2的空间不足，无法分配。，15，3.2虚拟内存管理1。虚拟内存的基本概念(1)引入虚拟内存管理方法的原因时间限制、空间限制(2)虚拟存储的定义(3)实现虚拟存储技术的硬件技术外部存储、内存、地址转换机构(4)通用虚拟存储技术请求分页、请求段页面基础(5)虚拟存储的特征离散、多个分页管理请求(1)分页管理实施思路(2)缺少分页中断：运行过程中生成的中断(3)地址转换(4)分页管理请求方式的特征3。页面替换算法(1)最佳替换算法(OPT)(2) FIFO (3)最近未使用的算法(LRU)(4)时钟替换算法(CLOCK)，17，CLOCK算法是LRU算法的近似算法。锁定算法为每个页面设置访问位，以检查最近是否访问过该页面，然后通过一个指针将内存中的所有页面连接到一个循环队列。如果程序需要访问关联列表中的页面，则该页面的访问位将设置为1。否则，如果程序要访问的页面不在关联列表中，则必须从一个内存中删除页面。指针p(称为替代指针)将从最后停靠的页面的下一个位置开始按顺序遍历此循环列表。当指针p指向的页面的访问位为1时，将该页面设置回0，保持页面不变，当页面可以驻留在第二个内存中时，指针p再次向下移动。如果指针p指向的页面的访问位为零，则删除此页面。遍历关联列表一次，如果没有要淘汰的页面，则继续遍历。此算法称为锁定算法，因为它依次检查每个页面的使用情况。18、如果循环链接列表中当前有访问页面(访问页面位于物理块中)，则将相应的访问位直接更改为1。也就是说，p不移动(命中后指针不移动)。否则，如果当前p指针将页面的访问位设置为0，则将删除该页面，转到新页面，将访问位更改为1，并将指针p移动到下一个物理块。如果当前p指针指向页面的访问位为1，则访问位更改为0，p指针移动到下一个物理块。19，程序访问页面S，S页面在连接的列表中吗？对s页面的访问是位1，指针p是最后一个淘汰页面的下一个位置，p是1吗？访问位置0，P转到下一页，删除P引用的页，转到新页，P转到下一页，访问该页，P不移动，上，是，否，20，4。页面分配策略(1)物理块分配策略内存分配策略：固定和可变重新分配策略：全局和本地组合具有足够的款待空间，可进行固定分配本地替换、可变分配本地替换、可变分配全局替换(2)页面转移策略：请求转移和预转移(3)从系统转移到系统：从冲减系统没有足够的汇兑空间抖动现象和工作集(1)Belady现象(2)工作集(3)抖动现象6。段管理请求(1)段表机制(2)段表中断机构和地址转换机构(3)段共享和保护边界检查、访问控制检查、环保护机构7。基于段页的管理请求，22，7。计算机的逻辑地址空间和物理地址空间为64K，按字节分配。如果进程需要多达6页的数据存储空间，则页面大小为1KB。操作系统使用固定分配本地轮换策略将此过程划分为页面框架(PageFrame)，如表3.31所示。23，当进程运行到260分钟时，要访问逻辑地址为17CAH的数据，请回答以下问题：(1)对应于该逻辑地址的页码是多少？(2)如果应用先进先出(FIFO)替代算法，逻辑地址对应的物定地址是什么？要求计算过程。(3)使用时钟交换算法时，逻辑地址对应的物理地址是什么？要求计算过程。(如图334所示，将搜索下一页的指针顺时针移动，设置为当前指向第2页框。)。，24，25，解决方案：(1)17 ach=(0001011100101010)2)2导致应用固定分配局部置换策略，因此进程只能占用4个固定框。页面大小为IKB=210B，因此页面内偏移为10位，因此前6个字符为页码，对应的页码为5。(2)页面方向为0、3、2、1、5。使用FIFO替换算法时的页面替换如表3所示。如32所示(装载时间最早的页面需要更换)，显示被替换页面的页面框为7，因此与17ACH对应的物理地址为(0001110010 l0)2=1f CAH。(3)根据锁定算法，如果当前指针指向的页面框的使用位为零，则替换该页面。否则，使用位0，指针指向下一个页面框，继续查找。根据标题和示意图，从第2页框开始查找第4页框的顺序为2479，该页框的使用位为0。在第5次查找中，由于指针指向第2页框，第2页框的使用位为0，因此删除第2页框对应的第2页，将第5页加载到第2页框毛巾中，并将相应的使用位设置为1，因此该物理地址为000101111001010B，转换为十六进制0BCAH。26，27，与基本分页管理方法不同，请求分页管理中的有效内存访问时间应考虑分页中断处理时间。概括地说，简化的请求寻呼访问流程如图3.31所示。其中，箱子需要时间才能访问。28，29，8。页表存储在寄存器中的请求分页管理系统。如果可用的空白页或更换的页面未修改，则处理页面中断需要8毫秒(1毫秒=106 ns)。如果更换的页面被修改，由于一次内存访问时间为1ns的回写时间增加，处理一页中断需要20毫秒。假定70%的替换页面已修改，为确保有效的访问时间不超过12ns，允许的最大页面缺失率是多少？解决方法：页面遗漏率f，页面遗漏中断处理平均时间=8 *(1-70%)20 * 70%=16.4毫秒。有效存取时间=t f(t1 t) (1-f)t=1 f按标题：2 16400000f12，f=1/1640000=0.0000061%。30，问题：对于使用快速表的请求分页存储管理系统，将快速表的命中率设置为70%(忽略访问快速表的时间)，一次可以访问1ns的内存。在页面缺失处理过程中，如果内存中有可用空间，或者更换的页面在内存中未修改，则处理单页缺失中断需要8000ns，否则需要20000ns。假定更换的页面60%是后者，为确保有效的访问时间不超过2ns，允许的最大页面缺失率是多少？31，解决方案：将允许的最大页面缺失率设置为f。此问题包含=0、=70%、t=1ns、=60%、ta=20000ns、tb=8000t。页面短缺处理时间：t1=* ta(1-)* TB=60% * 20000(1-60%)8000=1520 ns；eat=t(1-)(t f(t1t)(1-f)(t)=t(1-)t f(t1t)(1-f)t如果需要使用默认存储页面表，则访问时间为400ns。如果要更换的页面已修改，则导致系统中断的访问时间为8毫秒。否则，您只需要3毫秒。如果缺失的页面百分比为2%，则联想寄存器的命中率为70%，替换页面的50%需要更正以确保有效的访问时间。33，11。在请求分页系统中，使用LRU页面替换算法，其中整数占4B