操作系统原理第四章 -- 存储器管理

清疚 2022-01-21 07:35 404阅读 0赞

计算机操作系统（第四版）

### 一、 知识点总结 ###

1，存储器的多层结构：内存、外存、高速缓存

**2，★分配方式：**

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*  段页式存储管理

**3，★分区分配算法：**

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4，离散分配方式基本单位是页或段

5，对主存储器的访问，是以字节或字为单位

6，在分页存储管理中，主存的分配是以页框为单位进行

7，在分页存储管理中，逻辑地址分配是按页为单位进行分配

物理地址分配是以内存块为单位分配的。

**8，页表结构的组织方式**

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9，引入段式存储管理方式，主要是为了满足用户的以下要求：

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**10，★填空**

1．把\_逻辑\_地址转换成\_\_物理\_\_地址的工作称为重定位。

2．重定位的方式可以有\_\_静态\_\_和\_\_动态\_\_两种。

3．用户程序中使用的地址被称为\_\_逻辑\_\_地址，但处理器必须按\_\_物理\_\_访问主存储器才能保证程序的正确执行。

4．采用动态重定位时一定要有硬件的\_\_\_地址转换机构\_\_机构作支持。

5．采用\_\_静态\_\_重定位时不允许作业在执行过程中改变存放区域。

6．在可变分区存储管理中采用\_\_紧凑\_\_技术可集中分散的空闲区。

7．可变分区存储管理中常用的分配主存的算法有\_\_首次适应\_\_\_、\_\_最佳适应\_\_和\_\_\_最坏适应算法\_\_\_\_。

8．采用页式存储管理时，程序中的逻辑地址可分成\_\_页号\_\_和\_\_页内地址\_\_两部分。

9．页式存储管理中的页表是由\_\_操作系统\_\_建立的。

10.  段页式存储管理兼顾了段式在逻辑上\_\_连续\_\_和页式在管理上\_\_离散\_\_的优点。

### 二、习题 ###

**【1】**在联想存储器中的页，其信息是( D )。  
A．一定在外存中  
B．内存和外存中都有  
C．一定在Cache中  
D．一定在内存中

\[分析\] 联想存储器能够提高操作系统的换页效率，页中存放的信息是在内存中的部分信息。所以联想存储器中的页的信息一定在内存中。

**【2】**分区分配内存管理方式的主要保护措施是( A )  
A．界地址保护  
B．程序代码保护  
C．数据保护  
D．栈保护

**【3】**存储管理的目的是 ( C )  
A．方便用户  
B．提高内存利用率  
C．方便用户和提高内存利用率  
D．增加内存实际容量

**【4】**在固定分区管理中，为了提高内存的利用率，可采用( A )技术。  
A．按经常出现的作业大小来划分分区  
B．按作业对内存空间的需求量组成多个作业请求队列  
C．不同作业请求队列中的作业可以申请相同的分区  
D．大作业可以申请多个分区

**【5】**把作业空间中使用的逻辑地址变为内存中物理地址称为()。  
B．重定位

**【6】**段页式存储管理中，地址映射表是\_\_\_\_\_\_。  
C．每个进程一张段表，每个段一张页表

**【7】**在段式分配中，CPU每次从内存中取一次数据需要( 2 )次访问内存。

\[解析\] 在段式分配中，取一次数据时先从内存查找段表，再拼成物理地址后访问内存，共需要2次内存访问。

**【8】**在段页式分配中，CPU每次从内存中取一次数据需要( 3 )次访问内存。

\[解析\] 在段页式分配中，取一次数据时先从内存查找段表，再查找相应的页表，最后拼成物理地址后访问内存，共需要3次内存访问。

**【9】**引入段式存储管理方式，主要是为了满足用户的一系列要求，在下面的四个选项中，不属于这一系列要求的是\_\_A\_\_。  
A．方便操作  
B．方便编程  
C．分段共享和分段保护  
D．动态链接和动态增长

**【10】**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．2的8次方字节  
B．2的16次方字节  
C．2的24次方字节  
D．2的32次方字节

\[解析\] 地址长度32位，段号占8位，段内地址所占位数为32-8=24位，则段内地址数也就是最大段长可达2的24次方字节。

**【11】**段式存储管理中分段是由用户决定的，因此( B )。  
A．段内的地址和段间的地址都是连续的  
B．段内的地址是连续的，而段间的地址是不连续的  
C．段内的地址是不连续的，而段间的地址是连续的  
D．段内的地址和段间的地址都是不连续的

**【12】**碎片最严重的存储管理方式是( D )。  
A．固定分区  
B．可变分区  
C．分页  
D．分段

\[解析\]  
D、分段模式下，每个程序作为一段连续存放在内存中。随着程序的进进出出，内存将很快出现碎片。  
A、固定分区时由于事先划定了区域，程序只能在这些区域里进行内存分配，相当于多个区间里面的分段，其碎片程度比分段严重。  
B、可变分区的碎片程度则比固定分区更轻。  
C、分页不会产生外部碎片，但会产生内部碎片。

**【13】**在页式存储系统中，内存保护信息维持在( 页表项 )中。

**【14】**( B )存储管理方式提供一维地址结构。  
A．分段   
B．分页   
C．分段和段页式   
D．以上答案都不正确

\[解析\] 分页存储管理中，作业地址空间是一维的，即单一的线性地址空间，程序员只需要一个记忆符来表示地址。

分段存储分配管理中，段之间是独立的，而且段长不定长而页长是固定的，因此作业地址空间是二维的，程序员在标识一个地址时，既需给出段名又需给出段内地址。

**【15】**在分页存储管理中，主存的分配是( A )。  
A．以页框为单位进行   
B．以作业的大小分配  
C．以物理段进行分配   
D．以逻辑记录大小进行分配

\[解析\] 在分页存储管理中，逻辑地址分配是按页为单位进行分配而主存的分配即物理地址分配是以内存块为单位分配的。

**【16】**页式存储管理中，页表的始地址存放在( D )中。  
A．内存  
B．存储页表  
C．快表  
D．寄存器

\[解析\] 页表的功能由一组专门的存储器实现，其起始地址放在一个专用寄存器中。

**【17】**【填空题】设有8页的逻辑空间，每页有1024B，它们被映射到32块的物理存储区中。那么，逻辑地址的有效位是\_\_\_13\_\_\_位，物理地址至少是\_\_\_15\_\_\_位。

\[解析\] 首先先算逻辑地址：  
逻辑地址：8×1024=2^3×2^10=2^13（所以逻辑地址的后13位为“页内地址”，又叫“页内偏移量”，或“页内位移”及有效位）  
物理地址：32×1024=2^5×2^10=2^15  
所以最后的就是逻辑有效位是13；物理有效位是15.

**【18】**在一页式存储管理系统中，页表内容见表3-4。若页的大小为4KB，则地址转换机构将逻辑地址0转换成的物理地址为( A )。  
A．8192  
B．4096  
C．2048  
D．1024

![20190609015154514.png][]

\[解析\] 按页表内容可知，逻辑地址0对应块号2，页大小为4KB，故转换成的物理地址为2×4K=8K=8192。

**【19】**已知系统为32位物理地址，采用48位逻辑地址，页面大小为4KB，页表项大小为8B。假设系统使用纯页式存储，则要采用（ ）级页表，页内偏移（ C ）位。

A、3,12  
B、3,14  
C、4,12  
D、4,14

\[解析\]  
页面大小为4KB，故页内偏移为12位。  
系统采用48位虚拟地址，故虚页号为48-12=36位。  
采用多级页表时，最高级页表项不能超出一页大小；每页能容纳页表项数为4KB/8B=512=29。  
36/9=4，故应采用4级页表，最高级页表项正好占据一页空间。

**【20】**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210B，页表项大小为2B，逻辑地址结构为  
![20190609030335800.png][]  
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．64  
B．128  
C．256  
D．512

\[解析\]  
页大小为210B，页表项大小为2B，  
采用二级页表，一页可存放29个页表项，逻辑地址空间大小为216页，  
要使表示整个逻辑地址空间的页目录表中包含的个数最少，则需要216/29=27=128个页面保存页表项，  
即页目录表中包含的个数最少为128。

**【21】**已知某系统页面长为4KB，页表项为4B，采用多层分页策略映射64位虚拟地址空间，若限定最高层页表占1页，问需要采用几层分页策略？6层。

根据题意，一个页面有记录4KB/4B=1000个。  
64位虚拟地址空间共有页面264/4KB=252个。  
最高层页表只有1页，则第2层有1000页，第3层有1000000页，到第6层时有页面1015＞252。  
因此需要采用6层分页策略。

这个题目也可以这样来解：  
由于每层页表的大小都不超过一页，所以每层的页号不超过10位。  
由于层数n需要满足不等式10×n+12≥64，所以采用6层。

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