本文格式為Word版，下載可任意編輯——存儲(chǔ)器管理習(xí)題第4章存儲(chǔ)器管理

5.2例題解析

例5.2.1為什么要引入規(guī)律地址？解引入規(guī)律地址有如下原因：

(1)物理地址的程序只有裝入程序所規(guī)定的內(nèi)存空間上才能正確執(zhí)行，假使程序所規(guī)定內(nèi)存空間不空閑或不存在，程序都無法執(zhí)行；(2)使用物理地址編程意味著由程序員分派內(nèi)存空間，這在多道程序系統(tǒng)中，勢必造成程序所占內(nèi)存空間的相互沖突；

(3)在多道程序系統(tǒng)中，程序員門無法事先協(xié)商每個(gè)程序所應(yīng)占的內(nèi)存空間的位置，系統(tǒng)也無法保證程序執(zhí)行時(shí)，它所需的內(nèi)存空間都空閑。

(4)基于上述原因，必需引入一個(gè)統(tǒng)一的、在編程時(shí)使用的地址，它能夠在程序執(zhí)行時(shí)根據(jù)所分派的內(nèi)存空間將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的物理地址，這個(gè)地址就是規(guī)律地址。

(5)規(guī)律地址的引入為內(nèi)存的共享、保護(hù)和擴(kuò)展提供便利。

例5.2.2靜態(tài)重定位的特點(diǎn)有哪些？

(1)實(shí)現(xiàn)簡單，無需增加硬件地址變換機(jī)構(gòu)；(2)一般要求為每個(gè)程序分派一個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)區(qū)；(3)在重定位過程中，裝入內(nèi)存的代碼發(fā)生了改變；(4)在程序執(zhí)行期間不在發(fā)生地址的變換；

(5)在程序執(zhí)行期間不能移動(dòng)，且難以做到程序和數(shù)據(jù)的共享，其內(nèi)存利用率低。

例5.2.3動(dòng)態(tài)重定位的特點(diǎn)有哪些？

(1)動(dòng)態(tài)重定位的實(shí)現(xiàn)要依靠硬件地址變換機(jī)構(gòu)，且存儲(chǔ)管理的軟件算法比較繁雜；

(2)程序代碼是按原樣裝入內(nèi)存的，在重定位的過程中也不發(fā)生變化，重定位產(chǎn)生的物理地址存放在內(nèi)存地址寄放器中，因此不會(huì)改變代碼；

(3)同一代碼中的同一規(guī)律地址，每執(zhí)行一次都需要重位一次；

(4)只要改變基地址，就可以很簡單地實(shí)現(xiàn)代碼在內(nèi)存中的移動(dòng)；(5)動(dòng)態(tài)重定位可以將程序分派到不連續(xù)的存儲(chǔ)區(qū)中；(6)實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器需要?jiǎng)討B(tài)重定位技術(shù)的支持；

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盡管動(dòng)態(tài)重定位需要硬件支持，但他支持程序浮動(dòng)，便于利用零散的內(nèi)存空間，利于實(shí)現(xiàn)信息共享和虛擬存儲(chǔ)，所以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)大都采用動(dòng)態(tài)重定位。

例5.2.4裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接的優(yōu)點(diǎn)有哪些？（1）便于軟件版本的修改和更新在采用裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接方式時(shí)，要修改或更新各個(gè)目標(biāo)模塊，是件十分簡單的事，但對于經(jīng)靜態(tài)鏈接以裝配在一起的裝入模塊，假使要修改或更新其中的某個(gè)目標(biāo)模塊時(shí)，則要求重新開啟裝入模塊，這不僅是低效的，而且對于普通用戶是不可能的。

（2）便于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)模塊共享

若采用裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接方式，OS能夠?qū)⒁粋€(gè)目標(biāo)模塊鏈接到幾個(gè)應(yīng)用程序中去。即實(shí)現(xiàn)多個(gè)應(yīng)用程序?qū)υ撃K的共享；然而，采用靜態(tài)鏈接方式時(shí)每個(gè)應(yīng)用模塊都必需含有該目標(biāo)模塊的拷貝，則無法實(shí)現(xiàn)共享。

例5.2.5覆蓋技術(shù)與虛擬存儲(chǔ)技術(shù)有何本質(zhì)不同？交換技術(shù)與虛存中使用的調(diào)入調(diào)出技術(shù)有何一致和不同之處？

解覆蓋技術(shù)與虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的本質(zhì)不同是：

(1)虛擬存儲(chǔ)器對于程序員時(shí)透明的，不需要程序員了解程序結(jié)構(gòu)、覆蓋的區(qū)域、時(shí)機(jī)，不需要精心的設(shè)計(jì)程序及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所有的操作由操作系統(tǒng)自動(dòng)完成。

(2)覆蓋的程序段的最大長度要受到物理內(nèi)存容量的限制，而虛擬存儲(chǔ)器的最大長度不受物理內(nèi)存容量的限制，只受計(jì)算機(jī)地址結(jié)構(gòu)的限制。

交換技術(shù)與虛存中使用的調(diào)入調(diào)出技術(shù)一致和不同之處：

(1)主要一致點(diǎn)是都要在內(nèi)存與外存之間交換信息；

(2)主要區(qū)別在于交換技術(shù)換出換進(jìn)一般是整個(gè)進(jìn)程(proc結(jié)構(gòu)和共享正文段除外)，因此一個(gè)進(jìn)程的大小受物理存儲(chǔ)器的限制；而虛存中使用的調(diào)入調(diào)出技術(shù)在內(nèi)存與外存之間來回傳遞的是存儲(chǔ)頁或存儲(chǔ)段，而不是整個(gè)進(jìn)程，從而使得進(jìn)程映射具有了更大的靈活性，且允許進(jìn)程的大小比可用的物理存儲(chǔ)空間大的多。

例5.2.7有一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，內(nèi)存容量為512K，輔存容量為2G，規(guī)律地址形式如下：

段號段內(nèi)地址2920190

求其虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)際容量？

解虛擬內(nèi)存的實(shí)際大小由系統(tǒng)的規(guī)律地址結(jié)構(gòu)、主存輔存容量共同決定。虛擬內(nèi)存容量的理論值是210*220=1G；最大段內(nèi)地址為220=1M，遠(yuǎn)大

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于內(nèi)存容量，其段長超過512K的內(nèi)存容量，故最大實(shí)際段長為512k而不是1M。

所以可計(jì)算虛擬存儲(chǔ)容量為2*512K=2*0.5M=0.5G。0.5G(2)對分段式系統(tǒng)，被共享的程序或數(shù)據(jù)可作為單獨(dú)的一段。在物理上它是一段，在不同的進(jìn)程中，可以對應(yīng)不同的規(guī)律段，相對來說比較易于實(shí)現(xiàn)。

(3)對分頁管理，則要困難的多。首先，必需保證被共享的程序或數(shù)據(jù)占有整數(shù)塊，以便與非共享部分分開。其次，由于共享程序或數(shù)據(jù)被多個(gè)進(jìn)程訪問，所以每個(gè)進(jìn)程對共享程序或數(shù)據(jù)的訪問都應(yīng)當(dāng)是有限制條件的。

(4)因此，從共享和保護(hù)的實(shí)現(xiàn)上來看，須共享的程序段或數(shù)據(jù)段是一個(gè)規(guī)律單位，而分段存儲(chǔ)管理中被共享的程序或數(shù)據(jù)作為一個(gè)整體（一段）,實(shí)現(xiàn)共享和保護(hù)就要便利得多。

(5)分段系統(tǒng)的共享是通過兩個(gè)（或多個(gè)）進(jìn)程的段表之相應(yīng)表目都指向同一個(gè)物理段，并設(shè)置共享計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。每段設(shè)置訪問方式，就可以實(shí)現(xiàn)段的保護(hù)。

例5.2.16為什么分段管理下的程序共享和保護(hù)比分頁管理更有意義？

解主要是由于段是一個(gè)有意義的規(guī)律整體，如主程序、子程序、數(shù)據(jù)表格、工作空間等，就如書本上的一章或一個(gè)自然段。而頁只是一個(gè)物理尺寸，不一定有完整的意義，如書本上的一頁。程序共享當(dāng)然希望被共享的對象是一個(gè)有意義的整體，如一個(gè)子程序；至于程序保護(hù)，指的是每個(gè)進(jìn)程都應(yīng)按所擁有的存取權(quán)訪問不同的程序，而存取權(quán)(R,W,E等)當(dāng)然對一個(gè)有完整意義的對象才更有意義。所以就共享和保護(hù)而言，分段管理比分頁管理更有意義。

例5.2.17虛存與單、多道程序設(shè)計(jì)，程序重定位，程序動(dòng)態(tài)鏈接以及覆蓋和交換技術(shù)之間有什么關(guān)系？

解從原理上講，單道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)虛存管理，但從實(shí)際上看，虛存主要是應(yīng)用在多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中。

虛存的實(shí)現(xiàn)需要程序的動(dòng)態(tài)重定位技術(shù)的支持，由于程序的對換會(huì)導(dǎo)致同一部分程序?qū)覍疫M(jìn)出內(nèi)存并有可能在內(nèi)存中不斷地移動(dòng)位置。

虛存與程序的動(dòng)態(tài)鏈接沒有必然的因果關(guān)系，但程序的動(dòng)態(tài)鏈接可以避免無用的程序進(jìn)入內(nèi)存，使虛存的效率提高實(shí)現(xiàn)；

虛存需要覆蓋和交換技術(shù)的支持，但覆蓋和交換與虛存是不同的概念。在實(shí)存管理下覆蓋和交換是一種可以節(jié)省內(nèi)存的技術(shù)，對用戶是不透明，覆蓋和交換的區(qū)由程序結(jié)構(gòu)和程序員決定。而在虛存下的交換和覆蓋對程序員是透明的，操作是由OS根據(jù)某種算法決定的。

例5.2.18說明什么是置換算法的異?，F(xiàn)象，為什么LRU算法不會(huì)有異?，F(xiàn)象？

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解頁面置換算法的異?，F(xiàn)象，也叫Belady異常，是在局部置換前提下的一種現(xiàn)象。所謂局部置換，指的是當(dāng)一進(jìn)程創(chuàng)立時(shí)，分給其一定數(shù)量的頁面（例如8頁），然后，在運(yùn)行過程中，若該進(jìn)程需調(diào)入新頁且須置換一個(gè)頁面時(shí)，則只能置換其自己的一個(gè)頁面而不能置換別的進(jìn)程的頁面。

頁面置換的異?，F(xiàn)象，是指在一定置換算法和一定頁面走向下，分給進(jìn)程的頁面數(shù)增多其頁面失效率反而增加這樣一種狀況。這種異常，只在一定的算法和一定的頁面走向下才會(huì)出現(xiàn)。大量算法，如OPT.和LRU，在任何狀況下都不會(huì)有異?，F(xiàn)象。LRU之所以不會(huì)有“異常〞，是由于最近的過去使用的n個(gè)頁面一定在最近的過去使用的n+1個(gè)頁面之中。

例5.2.19什么是抖動(dòng)現(xiàn)象？如何消除這種現(xiàn)象？

解抖動(dòng)現(xiàn)象，是在虛存管理下，用于頁面（在內(nèi)、外存之間）對換的時(shí)間比程序的有效運(yùn)行時(shí)間還要多的這樣一種現(xiàn)象。它可以是一進(jìn)程內(nèi)部的局部性抖動(dòng)，也可以是整個(gè)系統(tǒng)的全局性抖動(dòng)。造成這種狀況縱然與置換算法和頁面走向有關(guān)，但其根本原因是多道系統(tǒng)內(nèi)的進(jìn)程數(shù)太多，從而分給每個(gè)進(jìn)程的頁面數(shù)太少。因此，解決這一問題的最有效的方法是減少系統(tǒng)內(nèi)的進(jìn)程數(shù)。Denning于1980年提出了“L=S準(zhǔn)則〞，即調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)的進(jìn)程數(shù)，使得產(chǎn)生缺頁的平均間隔時(shí)間（L）等于系統(tǒng)處理進(jìn)程缺頁的平均時(shí)間（S）。理論和實(shí)踐說明，此時(shí)的CPU利用率最高。

例5.2.20有這樣一種頁面置換算法，它給每一個(gè)內(nèi)存塊(塊與頁大小相等)設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，以計(jì)數(shù)曾經(jīng)裝入過該塊的頁面數(shù)。當(dāng)需要置換一個(gè)頁面時(shí)，該算法總是將其計(jì)數(shù)值最小的那個(gè)塊內(nèi)的頁面換掉，當(dāng)有多個(gè)最小值時(shí)，按FIFO執(zhí)行。

若某進(jìn)程分得4個(gè)內(nèi)存塊，現(xiàn)對1、2、3、4、5、3、4、1、6、7、8、7、8、9、7、8、9、5、4、5、4、2，解答如下問題：

(1)求在上述算法下的頁面失效數(shù)；(2)求在OPT.算法下的頁面失效數(shù)。解（1）求解過程如下表所示頁面號B1B2B3B4

√√√√√√√√√√√√√1234534167878978954542111155555588888888888222222211111199999999333333666666666555544444477777777744489

C1C2C3C4111122222233333333333401111112222223333333300111111222222222333330001111112222222223333

注：打“√〞的表示缺頁，共有13次缺頁。

說明：在上面的求解過程中，B1～B4表示進(jìn)程分得的4個(gè)塊號，C1～

C4表示與這4塊對應(yīng)的計(jì)數(shù)器；表中的每一列記錄了每一塊當(dāng)前裝入的頁面及其計(jì)數(shù)器的值。

（2）在OPT.算法下的頁面失效次數(shù)為11。

例5.2.20在可變分區(qū)分派的存儲(chǔ)管理方案中，基于鏈表的存儲(chǔ)分派算法有哪幾種？它們的思想是什么？

解：在可變式分區(qū)分派的存儲(chǔ)管理方案中，基于鏈表的存儲(chǔ)分派算法主要有三種：首次適應(yīng)算法、循環(huán)首次適應(yīng)算法和最正確適應(yīng)算法。

（1）首次適應(yīng)算法

在首次適應(yīng)算法中，每個(gè)空白區(qū)按其位置的順序鏈在一起，即每個(gè)后繼的空白區(qū)其起始地址總是比前者的大。當(dāng)系統(tǒng)要分派一個(gè)存儲(chǔ)塊時(shí)，就依照空白塊鏈的順序，一次查詢，直到找到第一個(gè)滿足要求的空白塊為止。由這種算法確定的空白塊其大小不一定剛好滿足要求。假使找到的這個(gè)空白區(qū)比要求的大，則把它分成兩個(gè)分區(qū)，一個(gè)為已分派分區(qū)，其大小剛好等于所要求的；另一個(gè)依舊為空白塊，且留在鏈中原來的位置上。若是在空白鏈中從頭到尾找一遍，找不到滿足要求的空白塊，則返回“暫不能分派〞。系統(tǒng)在回收一個(gè)分區(qū)時(shí)，首先檢查該分區(qū)是否有鄰接的空白塊，假使有，則應(yīng)將這個(gè)分區(qū)與之合并，并將該空白塊保存在鏈中原來的位置。假使回收的分區(qū)不和空白塊鄰接，則應(yīng)根據(jù)其起始地址大小，把它插在鏈中的相應(yīng)位置上。

首次適應(yīng)算法的實(shí)質(zhì)是，盡可能地利用存儲(chǔ)器低地址部分的空白塊，盡量保存在高地址部分的大空白塊。其優(yōu)點(diǎn)在于：當(dāng)需要一個(gè)較大的分區(qū)時(shí)，便有希望找到足夠大的空白塊以滿足要求。其缺點(diǎn)是：在回收一個(gè)分區(qū)時(shí)，需要花費(fèi)較多的時(shí)間去查找鏈表，確定它的位置。

（2）循環(huán)首次適應(yīng)算法

循環(huán)首次適應(yīng)算法與首次適應(yīng)算法類似，只是在每次分派分區(qū)時(shí)，系統(tǒng)不是從第一個(gè)空白塊開始查找，而是從上次分派的空白塊處查找。當(dāng)查找至鏈尾時(shí)，便從鏈?zhǔn)桌^續(xù)查找，直到找完整個(gè)鏈表。在系統(tǒng)回收一個(gè)分區(qū)時(shí)，為了減少在插入一個(gè)空白區(qū)時(shí)查詢鏈表的時(shí)間，假使這個(gè)分區(qū)不和空白塊鄰接，則把它插入到前向指針鏈的最終一個(gè)空白塊后；假使有空白塊相鄰，則根據(jù)狀況作相應(yīng)處理。由此可見，這些空白塊在鏈中的位置沒有一定的規(guī)則。

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這種循環(huán)首次適應(yīng)算法的實(shí)質(zhì)是，使得小的空白塊均勻地分布在可用存儲(chǔ)空間內(nèi)。這樣，當(dāng)回收一個(gè)分區(qū)時(shí)，它和一個(gè)較大空白塊相鄰的可能性比較大，因而合并后可得到大的空白塊。和首次適應(yīng)算法相比，它產(chǎn)生過小空白塊的現(xiàn)象比較小。

（3）最正確適應(yīng)算法

在最正確適應(yīng)算法中，空白塊按大小順序鏈在一起。系統(tǒng)在尋覓空白塊時(shí)，總是從最小的一個(gè)開始。這樣，第一次找到的滿足要求的空白塊必然是最適合的，由于它最接近于要求的大小。這種算法的優(yōu)點(diǎn)是：假使存儲(chǔ)空間中具有正好是所要求大小的空白塊，則必然被選中；假使不存在這樣的空白塊，也只對比要求稍大的空白塊劃分，而絕不會(huì)去劃分一個(gè)更大的空白塊。此后，遇到有大的存儲(chǔ)要求時(shí)，就比較簡單滿足了。

最正確適應(yīng)算法的缺點(diǎn)在于：尋覓一個(gè)較大空白塊時(shí)花費(fèi)的時(shí)間較長；回收一個(gè)分區(qū)時(shí)，把它插入到空白塊鏈中適合的位置上也較為費(fèi)時(shí)；此外，由于每次都劃分一個(gè)與要求大小最接近的空白塊，使得系統(tǒng)中小的空白塊較多。其實(shí)質(zhì)是，在系統(tǒng)中尋覓與要求的空間大小最接近的一個(gè)空白塊。

例5.2.21在虛擬頁式存儲(chǔ)系統(tǒng)為什么要引入缺頁中斷？缺頁中斷實(shí)現(xiàn)由哪幾部分組成，并分別說明其實(shí)現(xiàn)方法。

解頁式虛存管理是在頁式存儲(chǔ)管理的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器的，作業(yè)在執(zhí)行時(shí)并不是所有的頁均放在主存，若欲訪問的頁面不在主存，則須由操作系統(tǒng)把當(dāng)前所需頁面從輔存裝入主存。這一過程就交由中斷系統(tǒng)完成，稱為缺頁中斷。

缺頁中斷由缺頁處理和頁淘汰組成，缺頁處理過程如下：

(1)中斷觸發(fā)：在地址變換過程中，當(dāng)查詢頁表時(shí)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律頁面

不在內(nèi)存，即其狀態(tài)位為0，則發(fā)生缺頁中段。

(2)頁面調(diào)入：OS在頁表中找到對應(yīng)頁面的輔存地址，進(jìn)行頁面的淘汰，將所缺頁調(diào)入內(nèi)存；

(3)修改頁表：將該頁面的內(nèi)存地址填入頁表，修改狀態(tài)位為1；

缺頁中斷終止，恢復(fù)現(xiàn)場，重新執(zhí)行指令。

頁面淘汰處理如下：

(1)假使內(nèi)存有空閑的頁面，直接調(diào)入外存的頁面，修改頁表；（2）假使內(nèi)存沒有空間，根據(jù)頁面淘汰算法，在內(nèi)存中找到可淘汰的頁面；

（3）假使被淘汰頁面修改位為0，則直接調(diào)入外存頁面將其覆蓋，修改頁表；

（4）假使被淘汰頁面修改位為1，則要申請一塊交換空間，將該內(nèi)存的內(nèi)容保存到交換區(qū)中，然后將輔存的頁面調(diào)入其中，修改頁表。

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例5.2.22何謂虛擬機(jī)存儲(chǔ)器，并舉一例說明操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)虛擬內(nèi)存的？

解虛擬存儲(chǔ)器通過把主、輔存統(tǒng)一起來管理，給用戶造成一種仿佛系統(tǒng)內(nèi)有巨大主存供用戶使用的假象。例如頁式存儲(chǔ)管理，一道作業(yè)被劃分成若干頁，其中較活躍的幾頁放在內(nèi)存，而其余不活躍的頁被放在輔存，當(dāng)需要訪問輔存內(nèi)的頁時(shí)，就可通過頁面調(diào)度將其調(diào)入內(nèi)存運(yùn)行；但用戶感覺不到這種變化，他會(huì)以為作業(yè)的所有部分都存在于主存。這樣可以讓更多的作業(yè)進(jìn)入主存，提高系統(tǒng)的效率。

例5.2.23在內(nèi)存管理中，“內(nèi)零頭〞和“外零頭〞各指的是什么？在固定式分區(qū)分派、可變式分區(qū)分派、頁式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)、段式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中，各會(huì)存在何種零頭？為什么？

解內(nèi)零頭（又稱內(nèi)部碎片）：給一個(gè)作業(yè)分派的存儲(chǔ)單元長度為n，該塊存儲(chǔ)的作業(yè)長度為m，則剩下的長度為（n-m）的空間，成為該單元的內(nèi)部碎片；若存儲(chǔ)單元長度為n，在該系統(tǒng)所采用的調(diào)度算法下，較長時(shí)間內(nèi)無法選出一道長度不超過該塊的作業(yè)，則稱該塊為外零頭（外部碎片）。

在固定式分區(qū)分派中兩種零頭均會(huì)存在，由于空間劃分是固定的，無論作業(yè)長短，存儲(chǔ)單元均不會(huì)隨之變化，若作業(yè)短而存儲(chǔ)塊長則產(chǎn)生內(nèi)零頭，若作業(yè)長而存儲(chǔ)塊短則產(chǎn)生外零頭。

在可變式分區(qū)分派中只有外零頭而無內(nèi)零頭，由于空間劃分是依作業(yè)長度進(jìn)行的，是要多少給多少，但剩下的部分太短而無法再分，則稱為外零頭。

頁式虛存中會(huì)存在內(nèi)零頭而無外零頭，因存儲(chǔ)空間與作業(yè)均分為等長單元，所以不存在無法分派的單元，但作業(yè)長度并不剛好為頁面大小的整數(shù)倍，因此在最終一頁會(huì)有剩余空間，即為內(nèi)零頭。

段式虛存中會(huì)存在外零頭而無內(nèi)零頭，因段式的空間劃分類似于可變分區(qū)分派，根據(jù)段長分派，要多少給多少，但會(huì)剩余小空間無法分派，則為外零頭。

例5.2.24常用的內(nèi)存信息保護(hù)方法有哪幾種？它們各自的特點(diǎn)是什么？

解常用的內(nèi)存保護(hù)方法有硬件法、軟件法和軟硬件結(jié)合保護(hù)法三種。界地址保護(hù)法，即上下界保護(hù)法，是一種常用的硬件保護(hù)法。上、下界存儲(chǔ)保護(hù)技術(shù)要求為每個(gè)進(jìn)程設(shè)置一對上、下界寄放器。上、下界寄放器中裝有被保護(hù)程序和數(shù)據(jù)段的起始地址和終止地址。在程序執(zhí)行過程中，在對內(nèi)存進(jìn)行訪問操作時(shí)，首先進(jìn)行訪問地址合法性檢查，即檢查經(jīng)過重定位之后的內(nèi)存地址是否在上、下界寄放器所規(guī)定的范圍之內(nèi)。若在規(guī)定的范圍之內(nèi)，則訪問是合法的，否則是非法的，并產(chǎn)生訪問越界中斷。

保護(hù)鍵法也是一種常用的軟件存儲(chǔ)保護(hù)法。保護(hù)鍵法為每一個(gè)被保護(hù)的存儲(chǔ)塊分派一個(gè)單獨(dú)的保護(hù)鍵。在程序狀態(tài)字中設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)鍵開關(guān)字段，對不同的進(jìn)程賦予不同的開關(guān)代碼，與被保護(hù)的存儲(chǔ)塊中的保護(hù)鍵匹配。

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C.提高內(nèi)存的利用率D.使系統(tǒng)能運(yùn)行更大的程序

15．（）存儲(chǔ)管理中存在頁表。

A.頁式B.段式C.分區(qū)D.段頁式

5.3.3判斷正誤，錯(cuò)誤的簡要說明理由

1．請求分頁存儲(chǔ)管理系統(tǒng)，若把頁面的大小增加一倍，則缺頁中斷次數(shù)會(huì)減少一倍。

2．虛地址即程序執(zhí)行時(shí)所要訪問的內(nèi)存地址。

3．交換可以解決內(nèi)存不足的問題，因此，交換也實(shí)現(xiàn)了虛擬存儲(chǔ)器。4．為了使程序在內(nèi)存中浮動(dòng)，編程時(shí)都使用規(guī)律地址。因此，必需在地址轉(zhuǎn)換后才能得到主存的正確地址。

5．在請求分頁式存儲(chǔ)管理中，頁面的調(diào)入.調(diào)出只能在內(nèi)存和對換區(qū)之間進(jìn)行。

6．請求分頁存儲(chǔ)管理中，頁面置換算法好多，但只有最正確置換算法能完全避免進(jìn)程的抖動(dòng)，因而目前應(yīng)用最廣。其他（如改進(jìn)型CLOCK）算法雖然也能避免進(jìn)程的抖動(dòng)，但其效率一般很低。

7．虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)是基于程序局部性原理，其實(shí)質(zhì)是借助外存將內(nèi)存較小的物理地址空間轉(zhuǎn)化為較大的規(guī)律地址空間。

8．虛存容量僅受外存容量的限制。

9．UNIX操作系統(tǒng)沒有提供虛擬存儲(chǔ)器，為了使容量有限的內(nèi)存能支持較大規(guī)模的程序，系統(tǒng)除采用正文段共享和自我覆蓋技術(shù)外，主要采用了程序?qū)Q技術(shù)來擴(kuò)展存儲(chǔ)容量，使其具有類似于虛擬存儲(chǔ)器的作用。

10．靜態(tài)頁式管理可以實(shí)現(xiàn)虛存。11.用可變分區(qū)法可以比較有效地消除外部碎片，但不能消除內(nèi)部碎片。

12．頁表的作用是實(shí)現(xiàn)規(guī)律地址到物理地址的映射。13．系統(tǒng)中內(nèi)存不足，程序就無法執(zhí)行。

14．用絕對地址編寫的程序不適合多道程序系統(tǒng)。

5.3.4簡答題

1．什么是動(dòng)態(tài)鏈接？用何種內(nèi)存分派方法可以實(shí)現(xiàn)這種鏈接技術(shù)？2．為什么靜態(tài)重定位后的程序在內(nèi)存中不能移動(dòng)？動(dòng)態(tài)地址重定位的程序在內(nèi)存中可以移動(dòng)什么？

3．在什么時(shí)候只能使用交換的方法，而不能使用覆蓋的方法？4．虛擬存儲(chǔ)器的理論容量與什么有關(guān)，實(shí)際容量與什么有關(guān)？

5．考慮一個(gè)由8個(gè)頁面，每頁1K字節(jié)組成的規(guī)律空間，把它映射到由32個(gè)物理塊組成的存儲(chǔ)器。問：

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（1）有效的規(guī)律地址有多少位？（2）有效的物理地址有多少位？

6．程序員如何識別系統(tǒng)采用的是分頁式虛存還是段式虛存？

7．設(shè)某進(jìn)程分得的內(nèi)存頁面數(shù)為m，其需訪問的頁面?zhèn)€數(shù)為p，其中有n個(gè)不一致的頁面，對于任意置換算法，

（1）求頁面失效次數(shù)的下限（2）求頁面失效次數(shù)的上限

8．在某分頁虛存系統(tǒng)中，測得CPU和磁盤的利用率如下，試指出每種狀況下的問題和措施。

(1)CPU的利用率為15％，盤利用率為95％；(2)CPU的利用率為88％，盤利用率為3％；(3)CPU的利用率為13％，盤利用率為5％。

9．對訪問串：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5，指出在駐留集大小分別為3，4時(shí)，使用FIFO和LRU替換算法的缺頁次數(shù)。結(jié)果說明白什么？

10．存儲(chǔ)管理的主要任務(wù)是什么？

11．實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么？

12．分頁存儲(chǔ)管理如何戰(zhàn)勝分區(qū)存儲(chǔ)管理的缺點(diǎn)的？13．快表的引入為何能明顯改進(jìn)系統(tǒng)的性能？14．操作系統(tǒng)中存儲(chǔ)管理的主要對象是什么？15．覆蓋技術(shù)的基本思想是什么？

5.35解答題

1．分頁存儲(chǔ)管理與分段管理的主要區(qū)別是什么？提出分頁管理和分段管理的目的分別是什么？

2．考慮一個(gè)分頁存儲(chǔ)器，其頁表存放在內(nèi)存。

（1）若內(nèi)存的存取周期為0.6us，則CPU從內(nèi)存取一條指令（或一個(gè)操作數(shù)）需多少時(shí)間？

（2）若使用快表且快表的命中率為75％，則內(nèi)存的平均存取周期為多少？

3．虛存管理與實(shí)存管理的根本區(qū)別是什么？

4．就虛存回復(fù)以下問題：(1)虛存的應(yīng)用背景是什么？(2)虛存的可行性基礎(chǔ)是什么？(3)實(shí)現(xiàn)虛存的主要技術(shù)是什么？

(4)虛存可以有多大？

5．設(shè)某進(jìn)程訪問內(nèi)存的頁面走向序列如下：

1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6

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則在局部置換的前提下，分別求當(dāng)該進(jìn)程分得的頁面數(shù)為1，2，3，4，5，6，7時(shí)，以下置換算法的缺頁數(shù)：

①LRU②FIFO③Optimal

6．考慮一個(gè)有快表的請求分頁系統(tǒng)，設(shè)內(nèi)存的讀寫周期為1us,內(nèi)外存之間傳送一個(gè)頁面的平均時(shí)間為5ms，快表的命中率為80%，頁面實(shí)效率為10％，求內(nèi)存的有效存取時(shí)間。

7．對于一個(gè)使用快表的頁式虛存，設(shè)快表的命中率為70％，內(nèi)存的存取周期為1us；缺頁處理時(shí)，若內(nèi)存有可用空間或被置換的頁面在內(nèi)存未被修改過，則處理一個(gè)缺頁中斷需8ms，否則需20ms。假定被置換的頁面60％是屬于后一種狀況，則為了保證有效存取時(shí)間不超過2us，問可接受的最大缺頁率是多少？

8.為什么要引入動(dòng)態(tài)鏈接?

9．在分頁存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，存取一次內(nèi)存的時(shí)間是8us，查詢一次快表的時(shí)間是1us，缺頁中斷的時(shí)間是20us。假設(shè)頁表的查詢與快表的查詢同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)查詢頁表時(shí)，假使該頁在內(nèi)存但快表中沒有頁表項(xiàng)，系統(tǒng)將自動(dòng)把該頁頁表項(xiàng)送入快表。一個(gè)作業(yè)最多可保存3個(gè)頁面在內(nèi)存。現(xiàn)開始執(zhí)行一作業(yè)，系統(tǒng)連續(xù)對作業(yè)的２、４、5、２、7、6、4、2各頁面的數(shù)據(jù)進(jìn)行1次存取，如分別采用FIFO算法和最優(yōu)頁面置換算法，求每種算法下存取這些數(shù)據(jù)需要的總時(shí)間？

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5.4習(xí)題解答要點(diǎn)

5.4.1選擇最適合的答案

1.B2.B3.A4.A5.A6.B7.C8.A9.B10.B11.D12.D13.C14.C15.B16.C17.D18.D19.B20.C21.A22.D23.D24.B25.D26.B27.C28.C29.C30.D31.C32.A33.B34.A35.D36.A37.B38.D39.D40.C41.D42.B43.A44.B45.A46.C47.B48.D49.B50.A51.D52.C53.A54.B55.B56.C57.D58.B59.D60.B

5.4.2選擇所有正確的答案

1.BCD2.ABC3.AE4.ACD4.AC(批處理是C，其它是A)4.AC5.ABCD6.BCD7.ABC8.BD9.ABCD10.BCD11.BCD12.CD13.AD

5.4.3判斷正誤，錯(cuò)誤的簡要說明理由

1．錯(cuò)誤

產(chǎn)生頁面中斷的次數(shù)與頁面大小的關(guān)系不是絕對的，它還和訪問頁面的蹤跡P、主存的容量M、以及淘