4-1 存储器管理的基础知识
第4章 存储器
2.数据总线匹配和存储器接口
奇 存 储 体 （512KB） 偶 存 储 体 （512KB）
00001H 00003H 00005H · · ·
00000H 00002H 00004H · · ·
FFFFFHH
FFFFEHH
A19～A1
D15～D8
BHE
D7～D0
A0
图4.23 8086的存储体组织
字选择线
。
位 线
T1
C
D
图4.8
单管动态存储元
2. DRAM存储芯片实例（见图4.9）
4.2.3 存储器芯片的读/写时序
tCYC tRAS RAS
CAS
tCAS
地址
行地址 tRCS
列地址 tRCH
tCYC：读周期时间 tRAS：RAS脉冲宽度 tCAS：CAS脉冲宽度 tRCS：读命令建立时间 tRCH：读命令保持时间 tDOH：数据输出保持时间
4.1 存储器系统概述
4.1.0 存储器系统的Cache—主存层次结构
硬件管理
CPU
Cache
主存储器
图4.0 Cache—主存存储层次
4.1.1 存储器分类
1.按存储介质分类 （1）半导体存储器 （2）磁表面存储器 （3）光盘存储器 2.按存取方式分类 （1）随机存储器RAM （2）只读存储器ROM （3）顺序存储器SAM （4）相联存储器 3. 按在计算机中的作用分类 （1）主存储器 （2）外存储器 （3）高速度缓冲存储器（Cache） （4）控制存储器 4. 按信息的可保存性分类
R/W 32K×8
D7～D0
R/W D7 ～D0
图4.26
内存与CPU的连接框图
计算机操作系统第四章存储器管理复习资料
第四章存储器管理第一部分教材习题（P159）15、在具有快表的段页式存储管理方式中，如何实现地址变换？答：在段页式系统中，为了便于实现地址变换，须配置一个段表寄存器，其中存放段表始址和段长TL。
进行地址变换时，首先利用段号S，将它与段长TL进行比较。
若S<TL，表示未越界，利用段表始址和段号来求出该段所对应的段表项在段表中的位置，从中得到该段的页表始址，并利用逻辑地址中的段内页号P来获得对应页的页表项位置，从中读出该页所在的物理块号b，再利用块号b和页内地址来构成物理地址。
在段页式系统中，为了获得一条指令或数据，须三次访问内存。
第一次访问内存中的段表，从中取得页表始址；第二次访问内存中的页表，从中取出该页所在的物理块号，并将该块号与页内地址一起形成指令或数据的物理地址；第三次访问才是真正从第二次访问所得的地址中，取出指令或数据。
显然，这使访问内存的次数增加了近两倍。
为了提高执行速度，在地址变换机构中增设一个高速缓冲寄存器。
每次访问它时，都须同时利用段号和页号去检索高速缓存，若找到匹配的表项，便可从中得到相应页的物理块号，用来与页内地址一起形成物理地址；若未找到匹配表项，则仍须再三次访问内存。
19、虚拟存储器有哪些特征？其中最本质的特征是什么？答：虚拟存储器有以下特征：多次性：一个作业被分成多次调入内存运行，亦即在作业运行时没有必要将其全部装入，只需将当前要运行的那部分程序和数据装入内存即可；以后每当要运行到尚未调入的那部分程序时，再将它调入。
多次性是虚拟存储器最重要的特征，任何其他的存储器管理方式都不具有这一特征。
因此，认为虚拟存储器是具有多次性特征的存储器系统。
对换性：允许在作业的运行过程中进行换进、换出，也即，在进程运行期间，允许将那些暂不使用的程序和数据，从内存调至外存的对换区（换出），待以后需要时再将它们从外存调至内存（换进）；甚至还允许将暂不运行的进程调至外存，待它们重又具备运行条件时再调入内存。
计算机原理 第四章 存储系统 课堂笔记及练习题
计算机原理第四章存储系统课堂笔记及练习题主题：第四章存储系统学习时间：2016年10月24日--10月30日内容：一、学习要求这周我们将学习第四章存储系统的相关内容。
通过本章的学习要求了解主存储器的主要技术指标、理解存储器的层次结构及分类，加深对半导体随机读写器相关知识的理解。
二、主要内容（一）存储系统概述存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据，是计算机系统的重要组成部分之一。
存储器有主存储器和辅助存储器之分，主存储器（简称主存）处于全机中心地位，直接与CPU交换信息；辅助存储器（简称辅存）或称为外存储器（简称外存）通常用来存放主存的副本和当前不在运行的程序和数据，在程序执行过程中，每条指令所需的数据及取下一条指令的操作都不能直接访问辅助存储器，需要通过主存储器与CPU交换信息。
（二）主存储器的主要技术指标主存储器的主要性能指标为主存容量、存储器存取时间和存储周期时间。
计算机可寻址的最小信息单位是一个存储字，一个存储字所包括的二进制位数称为字长。
主存储器的另一个重要的性能指标是存储器的速度，一般用存储器存取时间和存储周期来表示。
存储器存取时间(memory access time)又称存储器访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。
存储周期(memory cycle time)指连续启动两次独立的存储器操作(例如连续两次读操作)所需间隔的最小时间。
通常，存储周期略大于存取时间。
（三）存储器的层次结构对存储器的要求是“大容量、高速度、低成本”，但是在一个存储器中要求同时兼顾这三方面是困难的。
一般来讲，速度高的存储器，每位价格也高，因此容量不能太大。
主存-辅存层次，满足了存储器的大容量和低成本需求。
cache-主存层次，解决了速度与成本之间的矛盾。
现代大多数计算机同时采用主存-辅存和cache-主存这两种存储层次，构成cache-主存-辅存三级存储层次，如下图所示。
CPU能直接访问的存储器称为内存储器，包括cache和主存储器。
操作系统第4章练习题[指南]
![操作系统第4章练习题[指南]](https://img.taocdn.com/s3/m/0659b3e9710abb68a98271fe910ef12d2af9a920.png)
第4章存储器管理4.1 典型例题解析【例1】某系统采用动态分区分配方式管理内存，内存空间为640K，高端40K用来存放操作系统。
在内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间。
对下列的请求序列：作业1申请130K、作业2申请60K、作业3申请100K、作业2释放60K、作业4申请200K、作业3释放100K、作业1释放130K、作业5申请140K、作业6申请60K、作业7申请50K、作业6释放60K，请分别画图表示出使用首次适应算法和最佳适应算法进行内存分配和回收后内存的实际使用情况。
答：使用首次适应算法和最佳适应算法进行上述内存的分配和回收后，内存的实际使用情况分别如图(a)和(b)所示。
（a）(b)【例2】对一个将页表存放在内存中的分页系统:（1）如访问内存需要0．2μs，有效访问时间为多少?（2）如果加一快表，且假定在快表中找到页表项的机率高达90％，则有效访问时间又是多少(假定查快表需花的时间为0)?答：（1）有效访问时间为：2×0．2=0．4μs（2）有效访问时间为：0．9×0．2+(1—0．9)×2×0．2＝0．22 ps。
【例3】某系统采用页式存储管理策略，拥有逻辑空间32页，每页2K，拥有物理空间1M。
（1）写出逻辑地址的格式。
（2）若不考虑访问权限等，进程的页表有多少项?每项至少有多少位?（3）如果物理空间减少一半，页表结构应相应作怎样的改变?答：（1）该系统拥有逻辑空间32页，故逻辑地址中页号必须用5位来描述：而每页为2K，因此，页内地址必须用11位来描述，这样可得到它的逻辑地址格式如下：等，则页表项中只需给出页所对应的物理块块号，1M的物理空间可分成29个内存块，故每个页表项至少有9位(3)如果物理空间减少一半，则页表中页表项数仍不变，但每项的长度可减少1位。
【例4】已知某分页系统，主存容量为64K，页面大小为1K，对一个4页大的作业，其0、l、2、3页分别被分配到主存的2、4、6、7块中。
第4章 存储器管理_习题
第4章存储器管理4.4自测题4.4.1基本题一．判断题(正确的在括号中记√,错误的记×)1.为了减少内部碎片,页应偏小为好。
( )2.为了减少缺页中断率,页应该小一些。
( )3.为提高对换空间的利用率,一般对其使用离散的分配方式。
( )4.用户程序中出错处理部分不必常驻内存。
( )5.使用预分页的原因是每个进程在最初运行时需要一定数量的页面。
( )6.可变分区法可以比较有效地消除外部碎片,但不能消除内部碎片。
（）7.分页存储管理方案易于实现用户使用内存空间的动态扩充。
( )8.LRU页面调度算法总是选择在主存驻留时间最长的页面被淘汰。
( )9.最佳适应算法比首次适应算法具有更好的内存利用率。
( )10.请求分段存储管理中,分段的尺寸要受主存空间的限制。
( )二．单项选择题，在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代码写在题干后面的括号内。
不选、错选或多选者该题无分。
1.在可变式分区管理中,最佳适应算法是将空白区在空白区表中按______次序排列。
A.地址递增B.地址递减C.容量递增D.容量递减2.动态重定位技术依赖于_______.A.重定位装入程序B.重定位寄存器C.地址机构D.目标程序3.请求分页存储管理方案的主要特点是__________。
A.不要求将作业装入内存B.不要求将作业全部装入内存C.不要求使用联想存储器D.不要求缺页中断的处理4.在存储管理方案中,___________可与覆盖技术配合。
A.页式管理B.段式管理C.段页式管理D.可变分区管理5.一个计算机系统虚存的最大容量是由__________决定的。
A.主存的容量B.辅存的容量C.主存容量+辅存容量D.计算机的地址机构6.在存储管理中,采用覆盖与交换技术的目的是_________。
A.节省主存空间B.物理上扩充主存容量C.提高CPU效率D.实现主存共享7.在可变式分区分配方案中,只需要进行一次比较就可以判定是否满足作业对主存空间要求的是______。
第4章存储器管理-题库及参考答案
第4章存储器管理－选择题参考答案一、选择题1.【2011统考】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2.下面关于存储管理的叙述中，正确的是()A.存储保护的目的是限制内存的分配B.在内存为M、有N个用户的分时系统中，每个用户占M/N的内存空间C.在虚拟内存系统中，只要磁盘空间无限大，作业就能拥有任意大的编址空间D.实现虚拟内存管理必须有相应硬件的支持3.在使用交换技术时，若一个进程正在()，则不能交换出主存。
A.创建B.I/O操作C.处于临界段D.死锁4.在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是()A.节省主存空间B.物理上扩充主存容量C.提高CPU效率D.实现主存共享5.【2009统考】分区分配内存管理方式的主要保护措施是()A.界地址保护B.程序代码保护C.数据保护D.保护6．【2010统考】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)，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()A.7MBB.9MBC.10MBD.15MB7.段页式存储管理中，地址映射表是()A.每个进程一张段表，两张页表B.每个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8.内存保护需要由()完成，以保证进程空间不被非法访问A.操作系统B.硬件机构C.操作系统和硬件机构合作D.操作系统或者硬件机构独立完成9.存储管理方案中，()可采用覆盖技术A.单一连续存储管理B.可变分区存储管理C.段式存储管理D.段页式存储管理10.在可变分区分配方案中，某一进程完成后，系统回收其主存空间并与相邻空闲区合并，为此需修改空闲区表，造成空闲区数减1的情况是()A.无上邻空闲区也无下邻空闲区B.有上邻空闲区但无下邻空闲区C.有下邻空闲区但无上邻空闲区D.有上邻空闲区也有下邻空闲区 11．设内存的分配情况如图所示。
第四章存储器管理
考点一内存管理概念一、单项选择题在下面关于存储功能的论述中正确的是（）A.即使在多道程序管理下用户也可以编制用物理地址直接访问内存的程序。
B.内存分配的基本任务是为每道程序分配内存空间，其追求的目的则是提高内存的利用率。
C.为提高内存保护的灵活性，内存保护通常由软件完成。
D.地址映射是指将程序物理地址转变为内存的逻辑地址二、综合应用题1.请列举出逻辑地址和物理地址的两个不同之处。
2.一个进程被换出内存，它就失去了使用CPU的机会。
除了换出内存这种情形，请列举出其它一种情形，进程虽然失去了使用CPU的机会，但它并没有被换出内存。
3.存储管理的主要研究内容是什么？4.什么是动态链接？用何种内存分配方法可以实现这种链接技术？5.某系统把任一程序都分成代码和数据两部分。
CPU知道什么时候要指令（如取指令周期），什么时候要数据（如取数据周期或存数据周期）。
所以，需要两种寄存器（基地址寄存器、界限寄存器），一组用于指令，一组用于数据。
用于指令的是只读的，以便于用户的共享。
请分析这种策略的优缺点。
6.什么是地址的重定位？有哪几种常用的地址重定位的方法？7.在现代计算机系统中，存储器是十分重要的资源，能否合理有效的使用存储器，在很大程度上反映了操作系统的性能，并直接影响到计算机系统作用的发挥。
请问：（1）主存利用率不高主要体现为哪几种形式？（2）可以通过哪些途径来提高主存利用率8.内存保护是否可以完全由软件来实现？为什么？考点二交换与覆盖一、单项选择题1.存储管理方案中，（）可采用覆盖技术。
A.单一连续存储管理B.可变分区存储管理C.段式存储管理D.段页式存储管理2.在存储系统管理中，采用覆盖技术与交换技术的目的是( )。
A.节省主存空间B.物理上扩充主存容量C.提高CPU利用率D.实现主存共存二、综合应用题1.在存储管理中，覆盖和对换技术所以解决的是什么问题？各有什么特点？2请写出你对交换过程和覆盖过程的认识，它们的主要区别有哪些？考点三连续分配管理方式一、单项选择题1.在可变式分区分配方案中，某一作业完成后，系统收回其主存空间并与相邻空闲区合并，为此需要修改空闲区表，造成空闲区域减1的情况是（）。
计算机操作系统第四版-汤小丹-教案第四章
3
第四章
存储器管理
4.1.1 多层结构的存储器系统
1. 存储器的多层结构 对于通用计算机而言，存储层次至少应具有三级：最高 层为CPU寄存器，中间为主存，最底层是辅存。在较高档的 计算机中，还可以根据具体的功能细分为寄存器、高速缓存、
主存储器、磁盘缓存、固定磁盘、可移动存储介质等6层。
如图4-1所示。
间分配给作业。
36
第四章
存储器管理
3. 最佳适应(best fit，BF)算法
所谓“最佳”是指，每次为作业分配内存时，总是把能 满足要求、又是最小的空闲分区分配给作业，避免“大材小 用”。为了加速寻找，该算法要求将所有的空闲分区按其容 量以从小到大的顺序形成一空闲分区链。
37
第四章
存储器管理
4. 最坏适应(worst fit，WF)算法
6
第四章
存储器管理
4.1.2 主存储器与寄存器
1. 主存储器 主存储器简称内存或主存，是计算机系统中的主要部件， 用于保存进程运行时的程序和数据，也称可执行存储器。
7
第四章
存储器管理
2. 寄存器
寄存器具有与处理机相同的速度，故对寄存器的访问速 度最快，完全能与CPU协调工作，但价格却十分昂贵，因此 容量不可能做得很大。
28
第四章
存储器管理
3. 分区分配操作
1) 分配内存 系统应利用某种分配算法，从空闲分区链(表)中找到所 需大小的分区。设请求的分区大小为u.size，表中每个空闲分 区的大小可表示为m.size。
29
第四章
存储器管理
图4-8 内存分配流程
30
第四章
存储器管理
2) 回收内存
当进程运行完毕释放内存时，系统根据回收区的首址， 从空闲区链(表)中找到相应的插入点，此时可能出现以下四
存储器
广义的内存分为随机存储器（RAM，RANDOM ACCESS MEMORY）和只读存储器（ROM，READ ONLY MEMORY）。
一、 RAM
RAM是指通过指令可以随机的、个别的对各个存储单元进行访问的存储器，一般访问时间基本固定，而与存储单元地址无关。RAM的速度比较快，但其保存的信息需要电力支持，一旦丢失供电即数据消失，所以又叫易失性存储器，还有一种很有趣的叫法是"挥发性存储器"，当然这里"挥发"掉的是数据而不是物理上的芯片。
引用 报告 回复 TOP
PCW_星X缘
网站管理员
个人空间 发短消息 加为好友 当前离线 2F 大 中 小 发表于 2009-4-24 11:23 只看该作者
有奖调查
读者阅读习惯调查 内存储器在PC设备中占有重要的席位，也正是内存储技术的发展才得以让如今的计算机呈现出一番勃勃生机的景象。毫不夸张地说，未来PC发展的重点不是 CPU而是内存。半导体技术的突破已经为CPU发展铺平的道理，随着主频的不断提高，整个系统将对内存性能提出更高的要求。纵观PC技术的发展，每次内存技术的提升都对整体性能产生重大的影响。
B． 我的PC 有5GB的存储器。
C． 我的PC 有5GB 的内存。
唔，有似曾相识的感觉。没错，这是某个笑话的三种表达方式，但只有其中的一个可以认为是真正的笑话。到底是哪一个呢？先说A，如果有钱，给自己的电脑插上1GB的内存是可能的；而B，既然说是存储器，也可以包括硬盘了，话说的滴水不漏，也没留下笑柄；最后到C，因为目前个人电脑上使用的主板一般只能支持到1GB的内存，即使是INTEL目前最高阶的450NX芯片组也只能支持到4GB--所以，用5GB的内存是胡扯的啦。
存储器管理的四个基本功能
存储器管理的四个基本功能
1. 内存分配：内存分配根据操作系统的内存使用模式，使用户的程序以一种有效的方式使用存储空间。
2. 内存替换：内存替换可以在无需停止或中断正在运行的程序的情况下，将内存中不需要的数据替换成新数据，以释放更多的存储空间。
3. 内存协调：内存协调能够允许操作系统与应用程序之间的相互协作，以实现最佳的内存利用率。
4. 内存保护：内存保护能够阻止未经授权访问，防止未经授权或恶意软件访问存储空间，保护数据安全和系统的完整性。
存储器的基础知识第四组1 (1)
计算机存储信息的大小,最基本的单位是字节,一个汉 字由两个字节组成,字母和数字由一个字节组成. 容量的单位从小到大依次是：字节（B）、KB、MB、 GB、TB.它们之间的关系是: 1TB=1024GB 1GB=1024MB 1MB=1024KB 1KB=1024字节 通常人们都使用简便的叫法,把后面的“B”去掉.
光盘是以光信息做为存储的载体并用来存储数据的一 种物品。 分为： 1.不可擦写光盘，如CD-ROM、DVD-ROM等；2.可擦写光 盘，如CD-RW、DVD-RAM等。 光盘是利用激光原理进行读、写的设备，是迅速发展 的一种辅助存储器，可以存放各种文字、声音、图形、图 像和动画等多媒体数字信息。 光盘定义：即高密度光盘（Compact Disc）是近代发展起 来不同于完全磁性载体的光学存储介质（例如：磁光盘也 是光盘），用聚焦的氢离子激光束处理记录介质的方法存 储和再生信息，又称激光光盘。
在计算机诞生初期并不存在内存条的概念.
最早的内存是以磁芯的形式排列在线路上，每个磁芯与晶体管组成的一个双稳态电 路作为一比特（BIT)的存储器,每一比特都要有玉米粒大小，可以想象一间的机房只能 装下不超过百k字节左右的容量。 后来才出现了焊接在主板上集成内存芯片，以内存芯片的形式为计算机的运算提供 直接支持。那时的内存芯片容量都特别小，最常见的莫过于256K×1bit、1M×4bit，虽 然如此，但这相对于那时的运算任务来说却已经绰绰有余了。
硬盘是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者 多个铝制或者玻璃制的碟片组成。碟片外覆盖有铁 磁性材料。 硬盘有固态硬盘、机械硬盘、混合硬盘，混合 硬盘是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。 绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定 在硬盘驱动器中。 磁头复位节能技术：通过在闲时对磁头的复位来节 能。 多磁头技术：通过在同一碟片上增加多个磁头同时 的读或写来为硬盘提速，或同时在多碟片同时利用 磁头来读或写来为磁盘提速，多用于服务器和数据 库中心。
4-1-计算机基础-计算机基础知识--
第一章计算机基础知识准备工作通过提问了解学生在过去对计算机的了解学习情况，让学生充分认识学好计算机基础这门课程的重要性，介绍本门课程的教学内容及学习安排，鼓励学生全面系统的学好计算机基础这门课程。
讲授新课一、电子计算机的概念电子计算机是一种能自动高速而精确地对信息进行处理，具有内部存储能力，由程序来控制其操作过程的现代化电子装置。
二、计算机的发展简史1946年诞生了世界上第一台电子计算机，由美国国防部和宾西法尼亚大学联合研制成功的，称为“埃尼亚克”。
ENIAC占地面积为170 平方米，重达30 多吨，耗电量每小时150 千瓦，使用了18800多个电子管，内存容量为16 千字节，字长为12位，运行速度仅有每秒5000次，且可靠性差。
但它的诞生揭开了人类科技的新纪元，是第四次科技革命（信息革命）的开端。
1、世界范围内的计算机发展历程随着科学技术的进步，个人计算机向高集成化、低功耗、高稳定、高处理速度、高存储容量方向发展2、以超级计算机研发为代表的我国计算机发展历程1992年银河-II通用并行巨型机10亿天气预报1995年曙光1000 25亿1999年神威I 840亿天气预报2004年曙光4000A 10万亿国防安全2008年曙光5000A 230万亿工程计算、商务计算等2009年天河一号超级计算机1206万亿国防安全2010年天河一号2500万亿高端综合应用三、计算机的应用1、科学计算气象预报、国防监测、石油勘探。
2、数据处理股票交易、票务预订、高招录取、银行业务等。
3、过程检测与控制4、计算机辅助设计和辅助教学用CAI 模拟物理现象、化学反应等。
5、人工智能代替人类到危险的环境中去工作。
6、计算机通信7、多媒体的应用总结一句话：计算机应用于各行各业的方方面面。
四、计算机的分类1、按计算机的性能和作用进行分类巨型机（超级计算机）：用于尖端的科技领域，如天气预报、寻找外星人等。
大型机：用于数据处理量大的领域，速度千亿次/秒中型机: 介于大型机和小型机器之间，速度为数百亿次/秒小型机: 系统规模小、价格较低，可靠性高便于维护和使用。
实验四-存储器管理
实验四存储器管理1、目的与要求本实验的目的是让学生熟悉存储器管理的方法,加深对所学各种存储器管理方案的了解；要求采用一些常用的存储器分配算法,设计一个存储器管理模拟系统,模拟内存空间的分配和释放。
2、实验内容①设计一个存放空闲块的自由链和一个内存作业分配表，存放内存中已经存在的作业。
②编制一个按照首次适应法分配内存的算法，进行内存分配。
③同时设计内存的回收以及内存清理(如果要分配的作业块大于任何一个空闲块，但小于总的空闲分区，则需要进行内存的清理,空出大块的空闲分区）的算法。
3．实验环境①PC兼容机②Windows、DOS系统、Turbo c 2。
0③C语言4．实验提示一、数据结构1、自由链内存空区采用自由链结构，链首由指针freep指向,链中各空区按地址递增次序排列.初启动时整个用户内存区为一个大空区,每个空区首部设置一个区头(freearea）结构,区头信息包括：Size 空区大小Next 前向指针，指向下一个空区Back 反向指针,指向上一个空区Adderss 本空区首地址2、内存分配表JOBMA T系统设置一个MA T，每个运行的作业都在MAT中占有一个表目，回收分区时清除相应表目，表目信息包括：Name 用户作业名Length 作业区大小Addr 作业区首地址二、算法存储分配算法采用首次适应法,根据指针freep查找自由链,当找到第一块可满足分配请求的空区便分配,当某空区被分配后的剩余空闲空间大于所规定的碎片最小量mini时,则形成一个较小的空区留在自由链中。
回收时,根据MAT将制定分区链入自由链,若该分区有前邻或后邻分区，则将他们拼成一个较大的空区。
当某个分配请求不能被满足,但此时系统中所有碎片总容量满足分配请求的容量时，系统立即进行内存搬家，消除碎片.即将各作业占用区集中下移到用户内存区的下部（高地址部分)，形成一片连续的作业区,而在用户内存区的上部形成一块较大的空闲，然后再进行分配。
存储器管理
第四章存储器管理第0节存储管理概述一、存储器的层次结构1、在现代计算机系统中，存储器是信息处理的来源与归宿，占据重要位置。
但是，在现有技术条件下，任何一种存储装置，都无法从速度、容量、是否需要电源维持等等多方面，同时满足用户的需求。
实际上它们组成了一个速度由快到慢，容量由小到大的存储装置层次。
图4-1 计算机系统存储器层次示意图2、各种存储器•寄存器、高速缓存Cache：容量很小、非常快速、昂贵、需要电源维持、CPU可直接访问；•内存RAM：容量在若干KB、MB、GB，中等速度、中等价格、需要电源维持、CPU可直接访问；•磁盘高速缓存：一般设于主存中；•多种类型的磁盘：容量在数MB或数GB，低速、价廉、不需要电源维持、CPU不可直接访问；由操作系统协调这些存储器的使用。
二、存储管理(主存管理)的目的1、尽可能地方便用户；提高主存储器的使用效率，使主存储器在速度、规模和成本之间获得较好的权衡。
(注意CPU和主存储器，这两类资源管理的区别)2、存储管理的主要功能：•地址重定位•主存空间的分配与回收•主存空间的保护和共享•主存空间的扩充三、逻辑地址与物理地址1、逻辑地址(相对地址，虚地址)：用户源程序经过编译/汇编、链接后，程序内每条指令、每个数据等信息，都会生成自己的地址。
●一个用户程序的所有逻辑地址组成这个程序的逻辑地址空间(也称地址空间)。
这个空间是以0为基址、线性或多维编址的。
2、物理地址(绝对地址，实地址)：是一个实际内存(字节)单元的编址。
●计算机内所有内存单元的物理地址组成系统的物理地址空间，它是从0开始的、是一维的；●将用户程序被装进内存，一个程序所占有的所有内存单元的物理地址组成该程序的物理地址空间(也称存储空间)。
四、地址映射(变换、重定位)当程序被装进内存时，通常每个信息的逻辑地址和它的物理地址是不一致的，需要把(程序中的)逻辑地址转换为对应的物理地址----地址映射；例如指令LOAD L，2500 /*将2500号单元内的数据送入寄存器L*/ ----P123图4-3 作业装进内存时的情况地址映射分静态和动态两种方式。
第4章 存储器管理练习答案
第四章存储器管理一、单项选择题1、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2、在（ A）中，不可能产生系统抖动的现象。
A.固定分区管理B.请求页式管理C.段式管理D.机器中不存在病毒时3、当程序经过编译或者汇编以后，形成了一种由机器指令组成的集合，被称为（B ）。
A.源程序B.目标程序C.可执行程序D.非执行程序4、可由CPU调用执行的程序所对应的地址空间为（D ）。
A.符号名空间B.虚拟地址空间C.相对地址空间D.物理地址空间5、存储分配解决多道作业[1C]划分问题。
为了实现静态和动态存储分配，需采用地址重定位，即把[2C]变成[3D]，静态重定位由[4D]实现，动态重定位由[5A]实现。
供选择的答案：[1]：A 地址空间 B 符号名空间 C 主存空间 D 虚存空间[2]、[3]： A 页面地址 B 段地址 C 逻辑地址 D 物理地址 E 外存地址 F 设备地址[4]、[5]： A 硬件地址变换机构 B 执行程序 C 汇编程序D 连接装入程序E 调试程序F 编译程序G 解释程序6、分区管理要求对每一个作业都分配（A ）的内存单元。
A.地址连续B.若干地址不连续C.若干连续的帧D.若干不连续的帧7、（C ）存储管理支持多道程序设计，算法简单，但存储碎片多。
A.段式B.页式C.固定分区D.段页式8、处理器有32位地址，则它的虚拟地址空间为（ B）字节。
A.2GBB.4GBC.100KBD.640KB9、虚拟存储技术是（ A）。
A.补充内存物理空间的技术B.补充相对地址空间的技术C.扩充外存空间的技术D.扩充输入输出缓冲区的技术10、虚拟内存的容量只受（ D）的限制。
A.物理内存的大小B.磁盘空间的大小C.数据存放的实际地址D.计算机地址字长11、虚拟存储技术与（A ）不能配合使用。
A.分区管理B.动态分页管理C.段式管理D.段页式管理12、（B ）指将作业不需要或暂时不需要的部分移到外存，让出内存空间以调入其他所需数据。
第四章 存储器管理(1-2)
物理地址空间
Load A data1
100
Load A 200
1100
Load A 1200
编译 连接
data1 3456 200 3456
地址映射
1200 3456 。 。
第四章 存 储 器 管 理
地址映射的方式
静态地址映射： 1）程序被装入内存时由操作系统的连接装入程序完成 程序的逻辑地址到内存地址的转换； 2）地址转换工作是在程序执行前由装入程序集中一次 完成。 假定程序装入内存的首地址为BR，程序地址为VR，内存 地址为MR，则地址映射按下式进行：MR=BR+VR
② 便于实现对目标模块的共享：将内存中的一个模块可 以连接到多个程序中。 ③ 要运行的程序都必须在装入时，全部连接调入内存。
第四章 存 储 器 管 理
3. 运行时动态链接(Run-time Dynamic Linking) 动态链接方式：将对某些模块的链接推迟到执行时才实施， 亦即，在执行过程中，当发现一个被调用模块尚未装 入内存时，立即由OS去找到该模块并将之装入内存， 把它链接到调用者模块上。特点如下： 特点：凡在执行过程中未被用到的目标模块，都不会被调 入内存和被链接到装入模块上，这样不仅可加快程序 的装入过程，而且可节省大量的内存空间。
硬件支持：在动态地址重定位机构中，有一个基地址寄存器BR和一 个程序地址寄存器VR，一个内存地址寄存器MR。
转换过程：MR=BR+VR
第四章 存 储 器 管 理
把程序装入起始地址为100的内存区
0 100
重定位寄存器 1000
…
MOV r1，[50]
0 1000 1100
… …
MOV r1பைடு நூலகம்[50]
第4章存储器讲解解析
15. 设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用MREQ（低 电平有效）作访存控制信号，R/W作读/写命令信号（高电平 为读，低电平为写）。现有这些存储芯片： ROM（2K×8位，4K×4位，8K×8位）， RAM（1K×4位，2K×8位，4K×8位）， 及74138译码器和其他门电路（门电路自定）。 试从上述规格中选用合适的芯片，画出CPU和存储芯片的 连接图。要求如下： （1）最小4K地址为系统程序区，4096~16383地址范围为 用户程序区；（2）指出选用的存储芯片类型及数量； （3）详细画出片选逻辑。
由于存储器单 体的存取周期为T， 而CPU的总线访存 周期为（1/8）T， 故体内逻辑要支持 单体的独立工作速 率。因此在SRAM 芯片的外围加了地 址、数据的输入/输 出缓冲装置，以及 控制信号的扩展装 置。
-RD
A15~3
-OE A12~0
-WE
D7~0
8KB SRAM
D7~0 -CE
片选信号扩展
……
3片4K×8位
……
……
A15=1
65535
（2）选片：ROM：4K × 4位：2片； RAM：4K × 8位：3片；
（3）CPU和存储器连接逻辑图及片选逻辑：
+5V
MREQ A15 A14 A13 A12
C B A
G2A
Y0
G2B 74138（3：8）
Y1
G1
Y2 Y3
CPU
A11~0
CS0 4K× 4 ROM 4K× 4 ROM
8KB 1体
A12~0 -Y1
8KB 2体
A12~0 -Y2
8KB 7体
…
……
A12~0 -Y7
操作系统第四章课后答案
操作系统第四章课后答案第四章存储器管理1. 为什么要配置层次式存储器？这是因为：a.设置多个存储器可以使存储器两端的硬件能并行工作。
b.采用多级存储系统，特别是Cache技术，这是一种减轻存储器带宽对系统性能影响的最佳结构方案。
c.在微处理机内部设置各种缓冲存储器，以减轻对存储器存取的压力。
增加CPU中寄存器的数量，也可大大缓解对存储器的压力。
2. 可采用哪几种方式将程序装入内存？它们分别适用于何种场合？将程序装入内存可采用的方式有：绝对装入方式、重定位装入方式、动态运行时装入方式；绝对装入方式适用于单道程序环境中，重定位装入方式和动态运行时装入方式适用于多道程序环境中。
3. 何为静态链接？何谓装入时动态链接和运行时动态链接？a.静态链接是指在程序运行之前，先将各自目标模块及它们所需的库函数，链接成一个完整的装配模块，以后不再拆开的链接方式。
b.装入时动态链接是指将用户源程序编译后所得到的一组目标模块，在装入内存时，采用边装入边链接的一种链接方式，即在装入一个目标模块时，若发生一个外部模块调用事件，将引起装入程序去找相应的外部目标模块，把它装入内存中，并修改目标模块中的相对地址。
c.运行时动态链接是将对某些模块的链接推迟到程序执行时才进行链接，也就是，在执行过程中，当发现一个被调用模块尚未装入内存时，立即由OS去找到该模块并将之装入内存，把它链接到调用者模块上。
4. 在进行程序链接时，应完成哪些工作?a.对相对地址进行修改b.变换外部调用符号6. 为什么要引入动态重定位?如何实现?a.程序在运行过程中经常要在内存中移动位置，为了保证这些被移动了的程序还能正常执行，必须对程序和数据的地址加以修改，即重定位。
引入重定位的目的就是为了满足程序的这种需要。
b.要在不影响指令执行速度的同时实现地址变换，必须有硬件地址变换机构的支持，即须在系统中增设一个重定位寄存器，用它来存放程序在内存中的起始地址。
程序在执行时，真正访问的内存地址是相对地址与重定位寄存器中的地址相加而形成的。
4-1存储器管理-作业
4-1存储器管理-作业标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-第四章存储器管理1．选择题1*．固定分区存储管理中，处理器设置的地址转换机构是。
A．界限寄存器B．上限寄存器C．下限寄存器D．上限寄存器和下限寄存器2．存储保护的工作通常由实现。
A．软件B．硬件C．文件D．硬件和软件配合3．段页式存储管理中，访问快表失败时，每访问一条指令或存取一个操作数都要次访问主存。
A．1 B．2 C．3 D．44．在虚拟存储系统中，若进程在内存中占3块（开始时为空）采用先进先出页面淘汰算法，当执行访问页号序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5、6时，将产生次缺页中断。
A．7 B．8 C．9 D．105．采用段页式存储管理，在CPU中应设置寄存器。
A．段表和页表控制B．段表控制C．页表控制D．界地址11．在可变分区分配方案中，在空闲区表中以空闲区长度按递减顺序排列适合于________算法。
A．最坏适应算法B．最先适应算法C．最优适应算法D．首次循环适应算法12．在存储管理中，提高内存利用率主要是通过功能实现的。
A．存储分配B．存储保护C．存储扩充D．存储共享13．在页式虚拟存储管理中，为实现地址变换，应建立。
A．空闲区表B．分区分配表C．页表D．段表14．在下述存储管理方案中，管理方式要求作业的逻辑地址与占有主存的存储区域都是连续的。
A．段页式B．页式C．段式D．可变分区15．将主存空闲区按地址顺序从小到大登记在空闲区表中，每次分配时总是顺序查找空闲区表，此种分配算法称为分配算法。
A．最先适应B．最优适应C．最坏适应D．随机适应21．支持程序浮动的地址转换机制是。
A．页式地址转换B．段式地址转换C．静态重定位D．动态重定位22．在可变分区存储管理中，最优适应分配算法要求对空闲区表项按进行排列。
A．地址从大到小B．地址从小到大C．尺寸从大到小D．尺寸从小到大23．在请求页式存储管理中，当查找的页不在中时，要产生缺页中断。
操作系统(第四版)期末复习总结
操作系统（第四版）期末复习总结第一章操作系统引论1、操作系统是什么？操作系统为用户完成所有“硬件相关，应用无关“的工作，以给用户方便、高效、安全的使用环境1.1、定义：操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制并协调多个任务的活动，实现信息的存取和保护。
它提供用户接口，使用户获得良好的工作环境。
1.2、目标（1）、方便性：配置OS后计算机系统更容易使用（2）、有效性：改善资源利用率；提高系统吞吐量（3）、可扩充性：OSde结构（如层次化的结构：无结构发展->模快化结构->层次化结构->微内核结构）（4）、开放性：OS遵循世界标准范围。
1.3、作用：（1）、OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（API／CUI／GUI）即：OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统。
（２）、OS是计算机系统资源的管理者（处理机、存储器、I/O设备、文件）处理机管理是用于分配和控制处理机存储器管理是负责内存的分配与回收I/O设备管理是负责I/O设备的分配（回收）与操纵文件管理是用于实现文件的存取、共享和保护（3）、OS实现了对计算机资源的抽象（OS是扩充机/虚拟机）2、操作系统的发展过程2.1、未配置操作系统的计算机系统（40年代手工操作阶段）（1）、人工操作方式：用户独占全机，资源空闲浪费。
缺点：手工装卸、人工判断、手工修改与调试内存指令等造成CPU空闲；提前完成造成剩余预约时间内的CPU完全空闲；I/O设备的慢速与CPU的速度不匹配造成的CPU空闲等待时间（2）、脱机输入输出（Off-Line I/O）方式。
优点：减少了CPU的空闲时间提高了I/O速度2.2、单道批处理系统（50年代）（1）、解决问题：单道批处理系统是在解决人机矛盾和CPU与I/O设备速度不匹配矛盾的过程中形成的。
批处理系统旨在提高系统资源的利用率和系统的吞吐量。
（但单道批处理系统仍不能充分利用资源，故现在已很少用）单道批处理分为：联机批处理、脱机批处理联机批处理：CPU直接控制作业输入输出脱机批处理：由外围机控制作业输入输出（2）、缺点：系统资源利用率低（因为内存中只存在一道程序，I/O请求成功前CPU都处于空闲状态）（3）、特征自动性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第四讲存储器管理主讲教师：夏辉丽
4.1 存储器的层次结构
4.1 存储器的层次结构
（1）主存储器（简称内存）
作用：保存进程运行时的程序和数据。
（2）寄存器和高速缓存
作用：缓和内存的访问速度与CPU指令执行速度不匹配的矛盾。
（3）磁盘缓存
作用：缓和磁盘I/O速度与内存的访问速度不匹配的矛盾。
•对用户程序的处理步骤：
Load
源程序
目标模块
装入模块
Compiler Linker Loader
内存
Link
Compile
4.2 程序的装入和链接
4.2 程序的装入和链接
几个重要概念：
（1）物理地址(绝对地址)：计算机内存单元的真实地址。
（2）内存空间：物理内存是各程序共享的物质基础，由0~(m-1)个物理地址组成。
（3）逻辑地址(相对地址)：用户的程序地址。
（4）逻辑空间：程序地址均从“0”开始。
4.2.1 程序的装入
1.绝对装入方式
2.可重定位装入方式
3.动态运行时装入方式
4.2.1 程序的装入
1.绝对装入方式(Absolute Loading Mode)
•装入模块被装入内存后，程序中的逻辑地
址与实际物理地址完全相同。
•缺点：只适用于单道系统；
要求程序员熟悉内存的使用情况等。
4.2.1 程序的装入
•问题：
多道程序环境下，逻辑空间中的逻辑地址和内存空间中的物理地址不一致，如何解决？•解决方案：
借助于地址映射功能进行转换。
对地址部分的调整过程，称为重定位。
类型映射时间特点
静态重定位装入内存时，地址
映射一次完成（1）运行过程中不可移动位置
（2）内存利用率低
动态重定位执行期间，地址映
射由“硬件地址变
换机构”动态完成（1）运行过程中可移动位置
（2）需附加硬件支持
•重定位的类型4.2.1 程序的装入
作
业 装 入 内 存 时 的 情 况
LOAD 1,2500365
LOAD 1,2500365
10000
11000
12500
15000
5000
2500
1000
作业地址空间
内存空间
2.可重定位装入方式(Relocation Loading Mode)
LOAD 1,12500
LOAD 1,2500
4.2.1 程序的装入
LOAD1,2500365
0100
2500
5000
2500相对地址10000
重定位寄存器
＋
LOAD1,2500
365
10000
10100
12500
15000
作业J
处理机一侧存储器一侧
主存
3.动态运行时装入方式(Denamle Run-time Loading)
LOAD 1,2500
2500
4.2.1 程序的装入
4.2.2 程序的链接
1.静态链接方式
2.装入时动态链接
3.运行时动态链接
1.静态链接方式(Static Linking)
模块A Call B; Return ;
0 L-1 模块B Call C; Return ;
0 模块C ……; Return ;
0 N-1
静态链接
L
L+M-1 L+M
L+M+N-1
模块A Call B; Return; 0 L-1 模块B Call C; Return; 模块C ……; Return;
装入模块
目标模块
相对地址+L
相对地址+L+M
JSR”L+M”; JSR”L”; 解决两个问题： ① 修改相对地址
② 变换外部调用符号
4.2.2 程序的链接
4.2.2 程序的链接
2.装入时动态链接(Load time Dynamic Linking)
将几个目标模块装入内存时边装入边链接。
优点：
（1）便于修改和更新。
（2）便于实现对目标模块的共享。
4.2.2 程序的链接
3.运行时动态链接(Run-time Dynamic Linking)
将某些目标模块的链接，推迟到执行时才进行。
优点：
（1）加快程序的装入过程。
（2）节省内存空间。
本节小结
1. 存储器的层次结构。
2. 重定位的概念。
3. 程序的装入方式。
4. 程序的链接方式。
思考
1. 为什么要配置层次式存储器?
2. 程序装入内存的方式有哪些？分别适合于何种场合？
3. 在进行程序链接时，应完成哪些工作？
谢谢!。