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操作系统 第六章 存储管理
发布时间:2023-07-05 11:23:24 栏目:我的自考 阅读量:671 作者:webcms

存储管理概述

可以被多个进程在任一时刻共享的代码必须是不能自身修改的代码

存储管理的目的是方便用户和提高内存利用率

外存(如磁盘)上存放的程序和数据必须在CPU访问之前移入内存

可执行目标程序中的地址为相对地址

在程序执行时进行地址映射称为动态地址重定位

页模式存储管理中,必须采用动态地址重定位

存储容量大、但存取速度慢且只能进行顺序存取的存储介质是磁带

通常所说的存储保护的基本含义是防止程序间相互越界访问

在存储管理中,将绝对地址对应的存储空间称为物理地址空间,将逻 辑地址对应的存储空间称为逻辑地址空间

在地址重定位中,如果地址转换工作是在程序开始执行前集中完成的,不需要在程序执行过程中再进行地址转换工作,这种地址重定位方式称为静态重定位。

存储管理中的动态地址重定位是指在程序装入时不进行地址转换,而是直接将程序装入到分配的内存区域中。程序运行过程中,再将指令中的逻辑地址转换为物理地址。

解释下列概念:逻辑地址,物理地址,重定位。

逻辑地址:用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址,这种地址称为相对地址或逻辑地址。

物理地址:内存中各物理存储单元的地址是从统一的基地址顺序编址, 这种地址称为绝对地址或物理地址。

重定位:程序和数据转入内存时需对目标程序中的地址进行修改,这种把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程为重定位。

分区管理方案

分区管理要求对每一个作业都分配地址连续的内存单元

碎片现象的存在使得内存空间利用率降低

单用户连续分配方式有可能造成所剩空间无法容纳新程序的情形,因此不适合多道程序设计

界地址寄存器可用于存储保护,缓冲技术、DMA与通道技术用于解决I/O设备与CPU速度不匹配问题

最容易形成很多小碎片的可变分区分配算法是最优适应算法

在分区存储管理方案中,有两种存储分配保护方法,即设置界地址寄存器保护键方法

采用可变分区存储管理方案的优点是分区方案的灵活性好,较之固定分区能获得较好的内存利用率。

在分区存储管理方案中操作系统采用三种算法查找和分配空闲区即最先适应算法最优适应算法、最坏适应算法

简述可变分区中紧缩技术的主要作用以及实现方法。

紧缩技术可以集中分散的小空闲区(小碎片),提高内存的利用率。(2)

紧缩技术是通过移动内存中的程序,把所有程序占用区集中在内存的一端,从而所有空闲碎片在内存的另一端合并成一个连续的大空闲区。(2)

覆盖与交换技术

交换技术的关键问题是减少交换的信息量

在存储管理中,采用覆盖技术与交换技术的目的是节省内存空间

为了扩充内存,在内、外存之间控制信息交换的技术是覆盖技术与交换技术

覆盖技术不需要操作系统的特殊支持,可以完全由用户实现,是用户程序自己附加的控制。

交换技术:在分时系统中,用户的进程比内存能容纳的数量更多,系统将那些不再运行的进程或某一部分调出内存, 暂时放在外存上的一个后备存储区,通常称为交换区,当需要运行这些进程时,再将它们装入内存。

覆盖技术:把程序划分为若干个功能上相对独立的程序段,按照其自身的逻辑结构使那些不会同时运行的程序段共享同一块内存区域。程序段先保存在磁盘上,当有关程序的前部分执行结束后,把后续程序段调入内存,覆盖前面的程序段。

虚拟页式存储管理方案

在页式存储管理系统中,整个系统的页表个数是与主存中的进程数相同

以以存储管理技术中,支持虚拟存储器的技术是请求分页技术

在请求页式存储管理中,若所需页面不在内存中,则会引起缺页中断

在段或者页式系统中,需要2访问内存。

分页管理存储管理方式能使存储碎片尽可能少,而且使内存利用率较高。

系统抖动是指刚被调出的页面又立刻被调入所形成的频繁调入调出的现象

在缺页发生时,首先淘汰掉最长时间未被使用过的页面。这个策略称为LRU页面置换算法

关于虚存的说法作业在运行前不必全部装入内存,并且在运行期间不必一直驻留在内存

可变分区存储管理不可以提供虚存

虚拟存储技术的基本思想是利用大容星的外存来扩充内存产生个比实际内存大得多的虚拟内存空间。

为基本单位的虚拟存储器称为页式虚拟存储器

一般来说, 分配的物理页越多,缺页中断率越低,但是以下FIFO 淘汰算法存在异常现象:对于某种页面流分配的内存越多缺页中断率反而越高

采用页式存储管理的主要目的是提高内存的利用率

存储管理方法中可能使系统产生颠簸现象的是请求调页(只调入发生缺页时所需的页面。这种调入策略实现简单,但容易产生较多的缺页,造成对外存|/O次数多,时间开销过大,容易产生颠簸现象。

采用虚拟存储器的目的是:扩大内存的容量(即寻址空间)

当按给定的虚拟地址进行读写时,必须访问两次内存。第一次按页号读出页表中对应的块号,第二次按计算出来的绝对地址进行读写

页式存储器提供编程使用的虚拟地址由两部分组成,即虚拟页号页内地址

:将一个进程逻辑地址空间分成若干个大小相等的片;页框(页帧) :将物理内存空间分成与页大小相同的若干个存储块;页表:系统为进程建立的数据结构,实现从页号到页框号的映射。

在带有转换检测缓冲区(TL B)的页式存储管理方式中,TLB只存储了当前进程中最活跃的少数活动页面的页号,随着进程的推进,TLB的内容动态更新

在虚拟页式存储管理中,为了实现地址变换,应建立页表

存储管理部件首先把内存分成大小相等的许多区,把每个区称为物理页面, 是进行内存空间分配的物理单位。

位示图每一位的值可以是01, 0示对应的物理页面空闲,1表示已占用

页式存储管理要求对程序中的逻辑地址空间进行分页,于是系统提供给编程使用的逻辑地址可由两部分组成:虚拟页号;页内地址(或页内位移)

简述最近最少使用页面置换算法(LRU)的基本思想?

在缺页发生时,首先淘汰掉最长时间未被使用过的页面。这个策略称为LRU页面置换算法。最近最少使用页面置换算法总是选择距离现在最长时间内没有被访问过的页面先调出。这种实现方法必须对每一页的访问情况时时刻刻地加以记录和更新,实现起来开销比较大,但LRU算法是在效果上最接近OPT算法的算法。

简述虚拟页式存储管理的优缺点?

优点:由于它不要求进程的程序段和数据在内存中连续存放,从而有效地解决了碎片问题。这既提高了内存的利用率,又有利于组织多道程序执行。

缺点:存在页面空间的浪费问题。这是由于各种程序代码的长度是各不相同的,但页面的大小是固定的,所以在每个程序的最后一页内总有一 部分空间得不到利用。 如果页面较大,则由此引起的存储空间的损失仍然较大。

 

虚拟存储器的工作原理是什么?

当进程开始运行时,先将程序的一部分装入内存,另一部分暂时留在外存;(1)

当要执行的指令不在内存时,系统自动完成将它们从外存调入内存的工作;(1)

当没有足够的内存空间时,系统自动选择部分内存空间,将其中原有的内容交换到磁盘并释放这些内存空间,供该进程或其他进程使用。(2)

虚拟存储技术的基本思想和目的是什么?

基本思想是在硬件支持下对内存和外存统一实施管理,利用大容量的外存来扩充内存,产生一个比有限的实际内存空间大得多的、逻辑的虚拟内存空间。(2)

利用虚拟存储技术的目的是有效地支持多道程序系统的实现和大型程序运行的需要,从而增强系统的处理能力。(2)

 


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