操作系统第八章-内存管理
计算机操作系统中的内存管理和虚拟化技术
计算机操作系统中的内存管理和虚拟化技术计算机操作系统是现代计算机体系结构中不可分割的组成部分。
内存管理和虚拟化技术是计算机操作系统的重要功能之一，它们在保证计算机系统性能和安全性方面发挥着重要作用。
一、内存管理技术内存管理技术是操作系统中实现内存资源的高效利用和保护的重要手段。
计算机系统中的内存被划分为多个逻辑单元，各个逻辑单元之间进行切换和管理，以实现多个进程或任务的并发执行。
1. 内存的划分内存划分是内存管理的第一步。
一般情况下，计算机系统将内存划分为操作系统区域和用户区域。
操作系统区域用于存放操作系统内核和相关数据结构，而用户区域用于存放用户程序和数据。
2. 内存映射内存映射是将逻辑地址转换为物理地址的过程。
操作系统通过地址映射表或页表，将逻辑地址映射到实际的物理地址，以实现程序的正确执行和内存的动态管理。
3. 内存分配与回收内存分配与回收是内存管理的核心功能。
操作系统通过内存分配算法，为进程分配内存空间。
而当进程终止或释放内存时，操作系统需要回收这些空间以供其他进程使用。
4. 内存保护内存保护是防止进程之间互相干扰的重要手段。
通过设定访问权限和限制资源的使用，操作系统可以确保每个进程仅能访问自己被分配到的内存空间，从而保护进程的安全性和稳定性。
二、虚拟化技术虚拟化技术是一种将物理资源抽象为逻辑资源，并为不同的用户或应用程序提供独立的逻辑环境的技术。
在计算机操作系统中，虚拟化技术主要包括虚拟内存和虚拟机技术。
1. 虚拟内存虚拟内存是一种将主存和辅助存储器组合使用的技术。
它通过将物理内存的一部分作为虚拟内存空间，将进程的一部分内容从内存转移到硬盘上，以提高内存的利用率和系统的吞吐量。
2. 虚拟机虚拟机技术是将一个物理计算机虚拟为多个逻辑计算机的技术。
通过虚拟化软件的支持，可以在一台物理机上同时运行多个操作系统和应用程序，实现资源的共享和隔离，提高计算机系统的利用率和灵活性。
虚拟化技术在云计算和服务器虚拟化中得到了广泛应用，它极大地提升了计算机系统的效率和灵活性，降低了资源的成本和能源消耗。
操作系统中内存管理的重要性和实现方法
操作系统中内存管理的重要性和实现方法操作系统中内存管理是系统内核的核心功能之一，它负责管理计算机的内存资源，以提供可靠、高效的运行环境。
内存管理的目标是合理分配和管理内存空间，同时确保进程之间的隔离和保护，提高系统的性能和可靠性。
本文将介绍操作系统中内存管理的重要性以及几种常见的实现方法。
一、内存管理的重要性1. 资源分配：计算机内存是有限的资源，而运行在计算机上的应用程序需要占用一定的内存空间。
内存管理的任务是根据应用程序的需要，合理地分配内存资源，以确保每个应用程序都有足够的内存可用，避免出现内存不足的情况。
2. 提高性能：优化内存的使用可以提高系统的性能。
内存管理中的页面置换策略和内存映射等技术可以使应用程序能够更高效地利用内存资源，减少内存碎片和访问延迟，提升系统的运行效率。
3. 进程隔离与保护：内存管理通过为每个进程分配独立的内存空间，实现了进程之间的隔离和保护。
这样，即使一个进程出现错误或崩溃，也不会对其他进程产生影响，提高了系统的可靠性和稳定性。
二、内存管理的实现方法1. 地址空间分配：操作系统通过将逻辑地址空间映射到物理地址空间来管理内存。
逻辑地址空间是应用程序所看到的地址空间，而物理地址空间是实际的硬件地址空间。
地址空间分配可以通过固定分区、可变分区或虚拟存储器等方式实现。
- 固定分区：将内存空间划分为若干个固定大小的分区，每个分区分配给一个进程。
这种分区方式简单，但不够灵活，容易导致内存碎片问题。
- 可变分区：灵活地分配内存空间，根据进程的需求动态划分分区。
这种分区方式可以减少内存碎片，但需要更复杂的算法和数据结构来管理分区。
- 虚拟存储器：使用虚拟地址空间来访问物理内存。
操作系统将物理内存划分为一系列固定大小的页面，并将页面映射到进程的虚拟地址空间。
这种方式可以提供更大的地址空间和更好的内存利用率。
2. 页面置换：当内存空间不足时，操作系统需要将部分页面从内存中换出，为新的页面腾出空间。
操作系统原理技术手册
操作系统原理技术手册操作系统是计算机系统中的一个重要组成部分，负责管理和控制计算机的硬件和软件资源，为用户提供一个友好、高效、稳定的工作环境。
本手册旨在介绍操作系统的原理和技术，帮助读者深入了解操作系统的内部工作机制，提供一些实用的技术指导。
第一章：引言在本章中，我们将简要介绍操作系统的概念和作用，以及为什么要学习操作系统原理和技术。
同时，我们还将概述本手册的组织结构和内容安排。
第二章：操作系统基础本章将介绍操作系统的基本概念和组成部分，包括进程管理、内存管理、文件系统和输入输出设备管理等。
我们将详细讨论这些组成部分的原理和技术，并说明它们在操作系统中的作用和相互关系。
第三章：进程管理进程是操作系统中的一个核心概念，用于表示正在运行的程序。
本章将深入介绍进程的创建、调度和终止等操作，以及进程间的通信和同步机制。
我们将详细解析进程管理的原理和技术，并展示一些常见的进程管理算法和技巧。
第四章：内存管理内存管理是操作系统中的另一个重要任务，负责为进程分配和管理内存资源。
本章将介绍内存管理的原理和技术，包括内存分区、页表和虚拟内存等。
我们还将讨论一些优化策略和内存管理算法，以提高系统的性能和效率。
第五章：文件系统文件系统是用于管理和存储文件的一种机制，它在操作系统中起着重要的作用。
本章将介绍文件系统的原理和技术，包括文件的组织结构、目录管理和文件存储等。
我们还将讨论一些文件系统的优化方法和技巧，以提高文件的访问速度和效率。
第六章：输入输出设备管理输入输出设备是计算机系统中与外部环境进行交互的接口，操作系统需要管理和控制这些设备的访问和使用。
本章将介绍输入输出设备管理的原理和技术，包括设备驱动程序、中断处理和设备调度等。
我们还将讨论一些优化策略和技巧，以提高系统的输入输出性能和效率。
第七章：安全和保护安全和保护是操作系统中的重要问题，涉及到用户数据的保密性和系统资源的合法使用。
本章将介绍安全和保护的原理和技术，包括身份验证、访问控制和安全策略等。
计算机操作系统(第四版)1-8章-课后答案(全)
计算机操作系统(第四版)1-8章-课后答案(全)第四版计算机操作系统课后答案第一章1. 操作系统的定义操作系统是一种软件，它管理着计算机系统的硬件和软件资源，并为用户和应用程序提供接口，以方便他们的使用。
2. 操作系统的功能操作系统具有以下功能：- 进程管理：负责创建、执行和终止进程，并管理它们的资源分配。
- 存储管理：管理计算机系统的内存资源，包括内存分配、虚拟内存和页面置换等。
- 文件系统管理：管理计算机系统中的文件和文件夹，包括文件的存储、读写和保护等。
- 设备管理：负责管理计算机系统中的各种设备，如打印机、键盘和鼠标等。
- 用户接口：提供用户与计算机系统进行交互的接口，如命令行界面和图形用户界面。
3. 操作系统的类型操作系统可以分为以下类型：- 批处理操作系统：按照一系列预先定义的指令集来运行任务。
- 分时操作系统：多个用户可以同时使用计算机系统。
- 实时操作系统：对任务的响应时间要求非常高，用于控制系统和嵌入式系统。
- 网络操作系统：支持多台计算机之间的通信和资源共享。
- 分布式操作系统：在多台计算机上分布式地管理和调度任务。
第二章1. 进程与线程的区别进程是计算机系统中正在运行的程序实例，而线程是进程内的一个执行单元。
进程拥有独立的地址空间和资源，而线程共享进程的地址空间和资源。
多个线程可以在同一进程内并发执行，从而提高系统的效率和资源利用率。
2. 进程的状态转换进程可以处于以下状态：- 创建状态：进程正在被创建。
- 就绪状态：进程准备好执行，等待分配CPU资源。
- 运行状态：进程占用CPU资源执行。
- 阻塞状态：进程等待某种事件发生。
- 终止状态：进程完成执行或被终止。
3. 进程调度算法操作系统使用进程调度算法来决定哪个进程应该被执行。
常见的调度算法有：- 先来先服务（FCFS）调度算法：按照进程到达的顺序进行调度。
- 最短作业优先（SJF）调度算法：选择运行时间最短的进程进行调度。
操作系统实验-存储管理
操作系统实验-存储管理操作系统实验-存储管理1、引言1.1 概述在操作系统中，存储管理是一个关键的任务。
它负责将程序和数据加载到内存中，管理内存的分配和回收，并确保不同进程之间的内存互不干扰。
本实验旨在深入了解并实践存储管理的相关概念和算法。
1.2 目的本实验的目的是让学生通过实际操作，了解存储管理的基本原理和常用算法，包括分页、分段和虚拟内存等。
通过实验，学生将学会如何实现内存分配和回收，以及处理内存碎片等问题。
1.3 实验环境- 操作系统：Windows、Linux、MacOS等- 编程语言：C、C++等2、实验步骤2.1 实验准备- 安装相应的开发环境和工具- 创建一个空白的项目文件夹，用于存放实验代码和相关文件2.2 实验一、分页存储管理- 理解分页存储管理的概念和原理- 实现一个简单的分页存储管理系统- 设计测试用例，验证分页存储管理的正确性和有效性2.3 实验二、分段存储管理- 理解分段存储管理的概念和原理- 实现一个简单的分段存储管理系统- 设计测试用例，验证分段存储管理的正确性和有效性2.4 实验三、虚拟存储管理- 理解虚拟存储管理的概念和原理- 实现一个简单的虚拟存储管理系统- 设计测试用例，验证虚拟存储管理的正确性和有效性3、实验结果分析3.1 分页存储管理结果分析- 分析分页存储管理系统的性能优缺点- 比较不同页面大小对系统性能的影响3.2 分段存储管理结果分析- 分析分段存储管理系统的性能优缺点- 比较不同段大小对系统性能的影响3.3 虚拟存储管理结果分析- 分析虚拟存储管理系统的性能优缺点- 比较不同页面置换算法对系统性能的影响4、总结与展望4.1 实验总结- 总结本次实验的收获和体会- 分析实验中遇到的问题和解决方法4.2 实验展望- 探讨存储管理领域的未来发展方向- 提出对本实验的改进意见和建议附件：无法律名词及注释：- 存储管理：操作系统中负责管理内存的任务，包括内存分配、回收和管理等功能。
操作系统实验-内存管理
操作系统实验-内存管理操作系统实验内存管理在计算机系统中，内存管理是操作系统的核心任务之一。
它负责有效地分配和管理计算机内存资源，以满足各种程序和进程的需求。
通过本次操作系统实验，我们对内存管理有了更深入的理解和认识。
内存是计算机用于存储正在运行的程序和数据的地方。
如果没有有效的内存管理机制，计算机系统将无法高效地运行多个程序，甚至可能会出现内存泄漏、内存不足等严重问题。
在实验中，我们首先接触到的是内存分配策略。
常见的内存分配策略包括连续分配和离散分配。
连续分配是将内存空间视为一个连续的地址空间，程序和数据被依次分配到连续的内存区域。
这种方式简单直观，但容易产生内存碎片，降低内存利用率。
离散分配则将内存分成大小相等或不等的块，根据需求进行分配。
其中分页存储管理和分段存储管理是两种常见的离散分配方式。
分页存储管理将内存空间划分为固定大小的页，程序也被分成相同大小的页，通过页表进行映射。
分段存储管理则根据程序的逻辑结构将其分成不同的段，如代码段、数据段等，每个段有不同的访问权限和长度。
接下来，我们研究了内存回收算法。
当程序不再使用分配的内存时，操作系统需要回收这些内存以便再次分配。
常见的内存回收算法有首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法。
首次适应算法从内存的起始位置开始查找，找到第一个满足需求的空闲区域进行分配；最佳适应算法则选择大小最接近需求的空闲区域进行分配；最坏适应算法选择最大的空闲区域进行分配。
为了更直观地理解内存管理的过程，我们通过编程实现了一些简单的内存管理算法。
在编程过程中，我们深刻体会到了数据结构和算法的重要性。
例如，使用链表或二叉树等数据结构来表示空闲内存区域，可以提高内存分配和回收的效率。
在实验中，我们还遇到了一些实际的问题和挑战。
比如，如何处理内存碎片的问题。
内存碎片是指内存中存在一些无法被有效利用的小空闲区域。
为了解决这个问题，我们采用了内存紧缩技术，将分散的空闲区域合并成较大的连续区域。
操作系统概论：内存管理
03
在最高层（L0层），是少量的快速 CPU寄存器，CPU可以在一个时钟
周期内访问他们
05
L3层是一个大的基于DRAM的主存， 可以再几十或几百个时钟周期内访
问他们
02
在这个层次系统中，从高层到底层 （L0-L5），较低层的存储设备访
问慢，容量更大、价格更便宜
L1、L2层是一个或多个小型或中
04
型的基于SRAM的高速缓存存储器，
两级和多级页表
将页表再进行分页
反置页表
为每个页框设一个表项，表项中存 放进程号和页号
空闲页框的管理
使用位图管理空闲页框 使用空闲页框的链表
内存管理
基于分页的虚拟存储系统
虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统 在虚拟存储器系统中，进程无需全部装入，只需要装入一部分即可运行 虚拟存储技术实现的思想是，只把进程的一部分装入内存。进程执行过程中，CPU访问内存时如果发现所访问
动态分区分配
动态分区分配的流程
内存分配有内存分配程序完成。 内存不再被应用程序需要时，由系 统调用内存回收程序回收原来被占
用的内存分区
内存分配流程
内存管理
基本分页存储管理方式
01
把进程离散的 存储在内存中 物理地址不连 续的区域中， 这种内存管理 方式称为离散 内存管理方式
02
分页存储管理 的基本原理
3.程序中存在很多循环结构，他们虽然 由少数指令构成，但多次执行
4.程序中往往包括许多对数据结构的处 理，如对数组的操作，他们往往都局限 在很小的范围内。 总的来说，局部性 原理表现为时间和空间的局部性
局部性
时间局部性 如果程序中的某条指令一旦执行，
操作系统第五版答案第8章复习题及习题解答
虚拟内存8.1 简单分页与虚拟分页有什么区别？简单分页：一个程序中的所有的页都必须在主存储器中程序才能正常运行，除非使用覆盖技术。
虚拟内存分页：不是程序的每一页都必须在主存储器的帧中来使程序运行，页在需要的时候进行读取。
8.2 解释什么是抖动。
虚拟内存结构的震动现象，在这个过程中处理器大部分的时间都用于交换块，而不是执行指令。
8.3 为什么在使用虚拟内存时，局部性原理是至关重要的？可以根据局部性原理设计算法来避免抖动。
总的来说，局部性原理允许算法预测哪一个当前页在最近的未来是最少可能被使用的，并由此就决定候选的替换出的页。
8.4 哪些元素是页表项中可以找到的元素？简单定义每个元素。
帧号：用来表示主存中的页来按顺序排列的号码。
存在位（P）：表示这一页是否当前在主存中。
修改位（M）：表示这一页在放进主存后是否被修改过。
8.5 转移后备缓冲器的目的是什么？转移后备缓冲器（TLB）是一个包含最近经常被使用过的页表项的高速缓冲存储器。
它的目的是为了减少从磁盘中恢复一个页表项所需的时间。
8.6 简单定义两种可供选择的页读取策略。
在请求式分页中，只有当访问到某页中的一个单元时才将该页取入主存。
在预约式分页中，读取的并不是页错误请求的页。
8.7 驻留集管理和页替换策略有什么区别？驻留集管理主要关注以下两个问题：（1）给每个活动进程分配多少个页帧。
（2）被考虑替换的页集是仅限在引起页错误的进程的驻留集中选择还是在主存中所有的页帧中选择。
页替换策略关注的是以下问题：在考虑的页集中，哪一个特殊的页应该被选择替换。
8.8 FIFO和Clock页替换算法有什么区别？时钟算法与FIFO算法很接近，除了在时钟算法中，任何一个使用位为一的页被忽略。
8.9 页缓冲实现的是什么？（1）被替换出驻留集的页不久又被访问到时，仍在主存中，减少了一次磁盘读写。
（2）被修改的页以簇的方式被写回，而不是一次只写一个，这就大大减少了I/O操作的数目，从而减少了磁盘访问的时间。
计算机操作系统(第二版)课件：openEuler内存管理
保存最近未被访问过的文件页
活跃文件页LRU链表：
保存最近被访问过的文件页
不可回收LRU链接：
保存所有禁止换出的页
4.8 openEuler内存管理
4.8.6 openEuler页置换策略：参考《openEuler操作系统》，任炬等著
2. 页面回收
活跃LRU链表尾部
活跃链表页面数＜系统既定标准
4.8 openEuler内存管理
4.8.4 openEuler标准大页
三、伪文件系统：hugetlbfs
使用标准大页：访问伪文件系统hugetlbfs
hugetlbfs_mount()：挂载伪文件系统hugetlbfs open()：在hugetlbfs文件系统上创建新文件 mmap()：将文o_swap_page()
4.8 openEuler内存管理
4.8.6 openEuler页置换策略：参考《openEuler操作系统》，任炬等著
1. LRU置换策略
非活跃匿名页LRU链表：
保存最近未被访问过并且可存放到交换空间的匿名页
活跃匿名页LRU链表：
保存最近被访问过的匿名页
4.8 openEuler内存管理
4.8.5 openEuler请求调页：参考《openEuler操作系统》，任炬等著
2. 虚拟地址段：vm_area_struct
struct vm_area_struct { unsigned long vm_start; unsigned long vm_end; struct file* vm_file struct vm_area_struct *vm_next, *vm_prev; …
周期异步内存回收： 内存空闲块低于
操作系统第八章课后习题
1.目前常用的外存有哪几种组织方式?答；(1)连续组织方式。
为每一个文件分配--组位置相邻接的盘块，由此形成的文件物理结构是顺序式的文件结构。
(2)链接组织方式。
为每个文件分配一组位置离散的盘块，通过给每个盘块设置一个指针，将属于同-一个文件的盘块链接在一起，链接的顺序和文件的逻辑页的顺序一致。
由此形成的文件物理结构是链接文件。
(3)索引组织方式。
为每个文件分配--组位置离散的盘块，为每个文件建立一个物理结构的索引表，记录分配给该文件的物理盘块，以及这些盘块和文件逻辑页顺序的对应关系。
由此形成的文件物理结构是索引文件。
2 •山连续组织方式所形成的顺序文件的主要优缺点是什么？它主要应用于何种场合？(1)连续组织方式所形成的顺序文件的主要优点①顺序访问容易②顺序访问速度快(2)连续组织方式所形成的顺序文件的主要缺点①要求为一个文件分配连续的存储空间②必须事先知道文件的长度;③不能灵活地删除和插入记录④对于那些动态增长的文件，山于事先很难知道文件的最终大小，因而很难为分配空间，而即使事先知道文件的最终大小，在采用预分配存储空间的方法时也会使大量的存储空间长期空闲。
(3)主要适用场合:连续组织方式所形成的顺序文件是一种最简单、最常用的文件组织方法，它适用于许多资料处理的场合，如磁带文件，打印文件都是常用的顺序文件。
3.在链接式文件中常用哪种链接方式?为什么？答:链接方式分为隐式链接和显式链接两种形式。
隐式链接是在文件U录的每U 录项中，都含有指向链接文件第一个盘块和最后一个盘块的指针。
显式链接贝把用于链接文件各物理块的指针，显式地存放在内存的一张链接表中。
4•在文件分配表中为什么要引入“簇”的概念？以“簇"为基本的分配单位有什么好处？(1)引入“簇”的原因：为了适应磁盘容量不断增大的需要，在进行盘块分配时不再以盘块而是以簇(Cluster)为基本单位。
一个簇应包含扇区的数量与磁盘量的大小直接有关。
内存管理方法
内存管理方法一、概述内存管理是操作系统中非常重要的一个模块，主要负责对内存资源的分配、回收和保护。
合理的内存管理可以提高操作系统的性能和稳定性，避免程序崩溃等问题。
本文将介绍几种常见的内存管理方法。
二、连续分配连续分配是最简单的内存管理方式，也是早期操作系统中使用最广泛的一种方式。
其核心思想是将物理内存划分为若干个固定大小的区域，每个区域称为一个分区。
程序在运行时需要申请内存时，操作系统会从空闲分区中选择一个足够大的空间进行分配，并记录该空间已被占用。
当程序释放该空间时，该空间就会成为空闲状态。
1. 简单连续分配简单连续分配是最基本、最简单的连续分配方式。
其特点是所有进程共享同一块物理内存，并且每个进程只能占用一段连续的地址空间。
由于各个进程之间无法共享内存，因此这种方式不适用于多道程序并发执行。
2. 动态连续分配动态连续分配克服了简单连续分配无法支持多道程序并发执行的问题。
其核心思想是在物理内存中维护一个空闲分区链表，每当有进程申请内存时，操作系统会从空闲分区链表中选择一个足够大的空间进行分配。
当进程释放该空间时，操作系统将该空间归还给空闲分区链表。
三、非连续分配非连续分配是相对于连续分配而言的一种新型内存管理方式。
其核心思想是将物理内存划分为若干个大小不同的块，每个块称为一页。
程序在运行时需要申请内存时，操作系统会为其分配若干个页，并记录这些页的地址和状态。
当程序释放这些页时，它们就会成为空闲状态。
1. 分页分页是一种非常常见的非连续分配方式。
其核心思想是将程序所需的地址空间划分为若干个固定大小的块，称为页面。
物理内存也被划分为若干个大小相等的页面。
当程序需要访问某一页时，操作系统会将该页从磁盘读入到物理内存中，并将该页映射到虚拟地址空间中。
2. 段式段式是一种基于段（Segment）概念的非连续分配方式。
其核心思想是将程序所需的地址空间划分为若干个大小不同的段，每个段都有一个基地址和长度。
操作系统内存管理教案
操作系统内存管理教案操作系统内存管理教案一、教学目标1.了解操作系统中内存的基本概念和分类。
2.掌握操作系统中内存管理的原理和方法。
3.能够理解虚拟内存的基本概念和实现方式。
4.能够理解物理内存和虚拟内存之间的关系。
二、教学内容1.内存的基本概念和分类2.内存管理的原理和方法3.虚拟内存的基本概念和实现方式4.物理内存和虚拟内存之间的关系三、教学难点与重点难点：虚拟内存的实现方式和工作原理。
重点：内存管理的方法和虚拟内存的概念。
四、教学方法1.理论讲解：讲解内存的基本概念、分类、内存管理的原理和方法以及虚拟内存的基本概念。
2.案例分析：通过具体案例分析，让学生更好地理解内存管理的原理和方法以及虚拟内存的实现方式。
3.实验演示：通过实验演示，让学生直观地了解物理内存和虚拟内存之间的关系。
4.学生讨论：让学生分组讨论，深入理解内存管理相关概念和原理。
五、教具和多媒体资源1.黑板：用于讲解理论知识和案例分析。
2.投影仪：用于展示图片和视频资料。
3.教学软件：用于模拟实验和演示。
六、教学过程1.导入：通过问题导入，引导学生思考计算机如何管理内存。
2.讲授新课：讲解内存的基本概念、分类以及内存管理的原理和方法，同时介绍虚拟内存的基本概念和实现方式。
3.巩固练习：通过具体案例分析，让学生更好地理解内存管理的原理和方法以及虚拟内存的实现方式。
4.归纳小结：回顾本节课的主要内容，总结重点和难点。
七、评价与反馈1.评价：通过提问、小测验等方式评价学生的学习效果。
2.反馈：根据评价结果，对学生的学习进行反馈，帮助他们更好地掌握知识。
操作系统 分区内存管理
操作系统分区内存管理操作系统分区内存管理一、介绍操作系统是计算机系统中最重要的一个组成部分，它负责管理计算机硬件资源并提供用户与计算机之间的接口。
内存管理是操作系统的关键功能之一，它负责管理计算机内存资源的分配和释放。
本文将详细介绍操作系统中的分区内存管理相关知识。
二、基本概念1. 内存- 内存是计算机中用于存储数据和程序的物理设备，它由一系列的存储单元组成。
- 内存中的每个存储单元都有一个唯一的地址，用于唯一标识它。
2. 分区内存管理- 分区内存管理是一种将计算机内存划分为多个不同大小的分区，并分配给不同的程序使用的技术。
- 分区内存管理可以提高内存的利用率和程序的执行效率。
三、分区策略1. 固定分区管理- 固定分区管理将内存划分为固定大小的分区，每个分区用于存放一个程序。
- 分区的大小事先确定，并且不可改变。
2. 动态分区管理- 动态分区管理将内存划分为多个不同大小的分区，每个分区可以根据程序的需求，动态分配和释放。
- 动态分区管理可以灵活地适应不同程序的内存需求。
四、分区分配算法1. 首次适应算法- 首次适应算法从内存的起始位置开始，分配满足程序大小的第一个空闲分区。
- 这种分配算法效率较高，但容易产生碎片。
2. 最佳适应算法- 最佳适应算法从所有空闲分区中选择最小的满足程序大小的分区进行分配。
- 这种分配算法能够最大限度地减少碎片，但效率较低。
3. 最坏适应算法- 最坏适应算法从所有空闲分区中选择最大的满足程序大小的分区进行分配。
- 这种分配算法能够减少外部碎片，但容易产生大量的内部碎片。
五、内存碎片管理1. 内部碎片- 内部碎片是指分配给程序的内存中没有被使用的部分。
- 内部碎片是由于分区大小与程序大小不匹配而产生的。
2. 外部碎片- 外部碎片是指分配给程序的内存之间的未分配空间。
- 外部碎片是由于多次分配和释放内存导致的。
六、附件1. 示例代码：[到示例代码]2、法律名词及注释- 版权：著作权法保护计算机软件的独立创作，未经许可不得擅自复制、分发、修改或发布。
操作系统知识点总结
操作系统知识点总结操作系统知识点总结一、操作系统基础知识1.1 什么是操作系统操作系统是一种软件，它管理和控制计算机硬件资源以及提供各种服务和功能，为用户和应用程序提供一个方便的接口。
1.2 操作系统的功能- 进程管理：负责创建、调度和终止进程，以及处理多个进程之间的通信和同步。
- 内存管理：管理计算机的内存资源，包括内存的分配和回收。
- 文件系统：管理磁盘上的文件和目录，并提供文件的读写等操作。
- 设备管理：管理计算机的输入输出设备，如磁盘、打印机等。
- 用户界面：提供用户与计算机交互的接口，如命令行界面和图形界面等。
二、进程管理2.1 进程的概念进程是程序在计算机上的一次执行过程，它包括代码、数据和执行状态等信息。
2.2 进程的调度- 非抢占式调度：进程运行直到自己主动让出CPU，例如时间片轮转调度算法。
- 抢占式调度：操作系统可以主动中断进程，例如优先级调度算法和实时调度算法。
2.3 进程间通信进程间通信（IPC）是不同进程之间交换数据和信息的机制，常用的IPC方式包括管道、消息队列和共享内存等。
三、内存管理3.1 内存的分段- 代码段：存放程序的指令代码。
- 数据段：存放程序的全局变量和静态变量。
- 堆栈段：存放程序的局部变量和函数调用信息。
3.2 虚拟内存虚拟内存是一种能够扩展计算机的物理内存的技术，它将磁盘空间作为辅助存储器，允许将物理内存和磁盘之间进行数据交换。
四、文件系统4.1 文件系统的基本概念文件系统是管理磁盘上文件和目录的机制，它包括文件的组织结构、文件的存储和文件的访问控制等。
4.2 文件的组织- 单级文件组织：所有文件都存放在同一个文件夹中。
- 多级文件组织：文件按照层次结构进行组织，可以使用目录和子目录进行分类管理。
4.3 文件的访问控制文件访问控制用于限制用户对文件的访问权限，常见的文件访问控制方式包括用户权限和文件权限。
五、设备管理5.1 设备的分类设备可以按照其功能和使用方式进行分类，常见的设备分类包括输入设备、输出设备和存储设备等。
操作系统-连续分配存储管理方式
操作系统-连续分配存储管理方式操作系统连续分配存储管理方式在计算机操作系统中，存储管理是一项至关重要的任务，它负责有效地管理计算机内存资源，以确保系统的高效运行和各种程序的正常执行。
连续分配存储管理方式是其中的一种常见方法，接下来让我们详细了解一下。
连续分配存储管理方式，顾名思义，就是为程序或进程分配连续的内存空间。
这种方式相对直观和简单，易于理解和实现。
首先，我们来谈谈单一连续分配。
在这种方式下，内存被分为系统区和用户区两部分。
系统区通常存放操作系统内核等关键系统程序，而用户区则只供一个用户程序使用。
这就好比一个房间被隔成了两个部分，一个部分是主人的私人空间，另一个部分则是留给客人的专属区域。
这种方式简单直接，但缺点也很明显，它只能用于单用户、单任务的操作系统，因为内存资源无法被多个程序共享，利用率较低。
接下来是固定分区分配。
这就像是把一个大房间提前划分成了几个固定大小的小房间。
每个小房间都有固定的大小，并且只能分配给大小合适的程序使用。
系统会预先将内存空间划分成若干个固定大小的分区，每个分区可以装入一个作业。
这种方式提高了内存的利用率，支持多道程序并发运行，但也存在一些问题。
比如，如果程序的大小小于分区的大小，就会造成内存空间的浪费，这就好比一个小个子住进了一个大房间，空间没有被充分利用。
而且，由于分区大小固定，缺乏灵活性，可能会出现大程序无法装入小分区的情况。
然后是动态分区分配。
这有点像一个灵活的仓库，根据货物的大小来随时调整存储空间。
在这种方式下，系统不会预先划分分区，而是在进程装入内存时，根据进程的实际需要，动态地划分出一块连续的内存空间分配给它。
当进程运行结束后，再将这块内存空间回收。
为了实现动态分区分配，系统通常需要使用一些数据结构来记录内存的使用情况，比如空闲分区表或者空闲分区链。
这种方式提高了内存的利用率，避免了固定分区分配中的一些浪费问题，但也带来了一些新的挑战。
比如说，随着进程的不断装入和退出，内存中会产生很多碎片，这些碎片可能很小，无法满足新进程的需求，从而导致内存的利用率降低。
计算机操作系统第八章-磁盘存储器的管理
第八章磁盘存储器的管理第一节文件的物理结构和外存的分配方式一、概述磁盘是一种可直接存取的随机存储器(这一点与内存相似)，一个逻辑盘可以看作一片连续的存储空间。
确定外存空间的分配方式(组织文件的物理结构)主要考虑：提高文件的访问速度、有效地利用外存空间。
常用的外存分配方法有：连续分配、链接分配、索引分配。
二、磁盘存储空间的结构磁盘说明图1盘块(扇区)是磁盘上的最小存储分配单位，每个盘块有唯一编号；地址是：磁道(柱面)号+扇区号+盘面号；从盘块编号到地址的转换由硬件完成，在OS中一个盘块的地址就是盘块编号。
一般一个盘块的大小与内存分页中页(内存块)的大小一致，一页存放到一个盘块中。
三、连续分配1、思想方法为每个文件分配一组位置相邻接的盘块(磁盘上的地址连续/盘块编号连续的盘块)，文件中的逻辑页被顺序地存放到邻接的各物理盘块中。
这保证了文件中的逻辑顺序与文件占用盘块顺序的一致性。
这样物理结构的文件称为顺序文件；每个文件都从分配给它的一个盘块的第一个字节开始存放。
文件地址：在文件的目录中，存放该文件的第一个记录所在的盘块号和文件的长度(共占多少块)。
1230567491011813141512171819162122232025262724list29303128mailcountfile start length coun t 02tr 143mail 196list 284f62????tr f图 8-1 磁盘空间的连续分配2、优缺点◆存取容易，存取速度较快；◆必须事先知道文件的长度，不利于文件的动态增长； ◆存放一个文件要求足够大的连续存储空间； ◆存储空间的管理存在“碎片”问题，须定时整理。
四、链接分配1、思想方法：为每个文件分配一组位置离散的盘块，每个盘块中存放文件的一个逻辑页；通过给每个盘块设置一个指针，将属于同一个文件的盘块链接在一起，链接的顺序和文件的逻辑页的顺序一致。
这样物理结构的文件称为链接文件。
内存管理的五种方式
内存管理的五种方式
内存管理是计算机系统中非常重要的一部分，它负责管理计算机系统中的内存资源，以确保系统能够高效地运行。
在内存管理中，有五种常见的方式，它们分别是静态分配、动态分配、分页、分段和虚拟内存。
静态分配是最简单的内存管理方式之一，它是在程序编译时就将内存分配好。
这种方式的优点是简单易懂，但缺点是浪费内存资源，因为程序在运行时可能不需要使用所有的内存。
动态分配是一种更加灵活的内存管理方式，它是在程序运行时根据需要动态地分配内存。
这种方式的优点是可以更好地利用内存资源，但缺点是需要更多的计算和管理工作。
分页是一种将内存分成固定大小的块的方式，每个块称为一页。
这种方式的优点是可以更好地利用内存资源，但缺点是需要更多的管理工作。
分段是一种将内存分成不同大小的块的方式，每个块称为一个段。
这种方式的优点是可以更好地适应不同大小的程序，但缺点是需要更多的管理工作。
虚拟内存是一种将硬盘空间作为内存扩展的方式，它可以让程序使用比实际内存更多的内存。
这种方式的优点是可以更好地适应大型程序，但缺点是需要更多的计算和管理工作。
总的来说，内存管理是计算机系统中非常重要的一部分，它可以影响系统的性能和稳定性。
不同的内存管理方式有不同的优缺点，需要根据具体情况选择合适的方式。
操作系统概念复习资料【8-13章】
结果分析：多分配一个物理块可有效减少缺页次数。
(3)分配给该作业3个物理块时，采用最佳页面替换算法， 进程执行过程中页面臵换如下表:
1 4 3 5 4 3 4 4 3 3 1 5 缺页次数为7，缺页中断率为：7/12。 f(2) f(1)
4 4
3 4 3
2 4 3 2
2 2 3 5 f(4)
1 5 1 3 5 f(2)
（2）分配给该作业4个物理块时，采用FIFO页面替换算 法，进程执行过程中页面臵换如下表:
4 4 3 4 3 2 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 5 5 3 2 1 f(4) 4 5 4 2 1 f(3) 3 5 4 3 1 f(2) 2 5 4 3 2 f(1) 1 1 4 3 2 f(5) 5 1 5 3 2 f(4)
2.在采用页式存储管理的系统中，某作业J的逻 辑地址空间为4页（每页2KB），且已知该作业 的页面映像表（即页表）如下所示。
页号 0 1 2
块号 2 4 6
3
8
试借助地址变换图（即要求 画出地址变换图）求出有效 逻辑地址4865所对应的物理 地址。
解：在本题中，一页大小 为2KB，即2048字节，则 逻辑地址4865的页号及 页内位移为： 页号： 4865/2048=2 页内位移： 48652048*2=769 通过页表可知页面2存放 在物理块6中，将物理块 号与逻辑地址中的页内 位移进行拼接，形成物 理地址，即： 6*2048+769=13057
综合分析计算题
1.个请求分页系统中，采用FIFO、最近最久未使用、 最佳页面臵换算法时，假如一个作业的页面走向为4、 3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5，当分配给该作业 的物理块数M分别为3和4时，试计算在访问过程中所 发生的缺页次数和缺页率。并比较所得结果。
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需要重定位!
1300 _sum: .int 0 1288 … … 1100 _printf: … ret 1080 2:call 100 1: j> 80, [_i], [_to] 1040 _main:mov [300], 0 1000 call 40
1000是由硬件和操 作系统决定的!
假设内存从地址1000以后是可以使用的
常驻程序 (操作系统) 装载后仍 需移动! 进程2 1 进程1睡眠 换出 进程1 进程1 3 程序1仍 应该是可 重定位的! 内存
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能让更多的进程并发
进程2
进程3睡眠 换出 进程3 磁盘
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重定位最合适的时机 运行时重定位
内存中的代码总是可重定位的!
1300 _sum: .int 0 1288 … … 1100 _printf: … ret 1080 2:call 1100 1: j> 1080, [_i], [_to] 1040 _main:mov [1300], 0 1000 call 1040
重Hale Waihona Puke 位重定位: 为执行程序而对其中出现的地址所做的修改
1260
Heap Data Code
……
100: 0
mov [100], ax
0000
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支持移动和保护，因此 运行时重定位最常见
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进程2
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整理一下思路…
操作系统
现在的问题集中在左边： 内存怎么分配?
每条指令都要 执行，效率很 重要。硬件支 IR 持(MMU)。 2000(进程2) 1000 1)
址是用户定义的局部地址，是虚拟地址的组成部分；物理 地址就是实际存在的以Byte为单位的存储单元的编号
分别用1000，2000，… 吗? 第二种时机: 载入时
_sum: .int 0 … … _printf: 3300 _sum: .int 0 3288 … … 3100 _printf: … ret 3080 2:call 3100 1: j> 3080, [_i], [_to] 3040 _main:mov [3300], 0 3000 call 3040
-7-
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现在还是程序，不是进程
0 _entry: //入口地址 call 40 40 _main: mov [300], 0 1: j> 80, [_i], [_to] 80 2: call 100 ret
ffff
stack heap
loader
内 存 地 址
data
100 _printf: …
to = atoi(argv[1]);
for(i=1; i<=to; i++) {
sum = sum + i;
} printf(“%d”, sum); }
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让程序执行起来就成了最重要的事!
第一步: 编译——从C到汇编
int main(int argc, char* argv[])
虚拟地址：用户编程时将代码（或数据）分成若干个段，每
条代码或每个数据的地址由段名称 + 段内相对地址构成， 这样的程序地址称为虚拟地址
逻辑地址：虚拟地址中，段内相对地址部分称为逻辑地址
物理地址：实际物理内存中所看到的存储地址称为物理地址 比较：虚拟地址由用户编写程序时定义的全局地址；逻辑地
{ int i , to, sum = 0; to = atoi(argv[1]); for(i=1; i<=to; i++) { sum = sum + i; } printf(“%d”, sum); } 1: j> 2f, [_i], [_to] .text mov ax, [_sum] _entry: //入口地址 add ax, [_i] mov ax, [8+sp] mov [_sum], ax mov [_environ], ax add [_i], 1 call _main jmp 1b push ax //main返回值 2: sub sp, 8 call _exit mov [sp+4], [_sum] _main: call _printf mov [_sum], 0 ret sub sp, 4 mov [sp+4], [_environ+4] .data: _environ: .long 0 call _atoi _i: .int 0 mov [_to], ax //atoi返回ax _to: .int 0 mov [_i], 1 _sum: .int 0
300 _sum: .int 0
… … _printf: … 逻辑地址 ret 2:call 100 1: j> 80, [_i], [_to] _main:mov [300], 0
call 40
base+300(偏移) 物理地址 基地址 base
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在内存中 任何地方
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8.1 背景
内存是做什么用的？
程序是如何装入内存的？
程序在运行中地址是如何管理的？
内存不够用怎么办？
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再回到那个恒久的话题
执行程序是计算机的基本任务
int main(int argc, char* argv[]) { int i , to, sum = 0;
heap data
始的地方
设置PC=0
… ret 80 2:call 100 code 1: j> 80, [_i], [_to] 40 _main:mov [300], 0 0 call 40
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如果内存中从0开始的一段内
存有专门的用途怎么办? 如存放中断处理
-9航天软件工程中心
PC
mov ax, [100]
mov ax, [100]
进程1
2000 逻辑地址 0
switch
PC
mov ax, [100]
基址寄存器 mov ax, [100] IR
进程切换时修 改该寄存器
- 19 航天软件工程中心
进程2
1000 逻辑地址 0
内存
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第1组3个重要概念
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重定位可以执行的时机
第一种时机: 在编译链接时
0 _entry: //入口地址
call _main
这样的代码叫 绝对代码!
1300 _sum: .int 0 1288 … … 1100 _printf: … ret 1080 2:call 1100 1: j> 1080, [_i], [_to] 1040 _main:mov [1300], 0 1000 call 1040
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sum.o ld
0 _entry: //入口地址 call 40 40 _main: mov [300], 0 1: j> 80, [_i], [_to] 80 2: call 100 ret 100 _printf: … … 300 _sum: .int 0
printf.o
3000
… ret 2:call 100 1: j> 80, [_i], [_to] _main:mov [300], 0
call 40
loader
可重定位代 码!
装载时的重定位仍然存在缺点… 一旦载入不能移动
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移动也是很有必要的!
一个重要概念: 交换(swap)
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重定位可以执行的时机
.text 0x30000000 :
{ *(.text) *(.rodata) } .data 0x33ffff00 : { *(.data) }
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并发 多个程序同时在内存中
关键在于从逻辑地址算 出物理地址: 地址翻译
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运行时重定位还有一个好处: 进程保护
Stack FFFF
进程1映射表
780
物理内存
780: 1
(进程1的数据) ……
Heap Data Code
100: 1
mov [100], ax
0000 FFFF 进程2映射表
进程1
Stack
1260: 0 (进程2的数据)
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源代码
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汇编代码
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许多东西有待明确…
第二步: 链接——从汇编到可执行程序
s.c gcc s.s as s.o 链接器 ld f.c gcc
.code s.o
a.out
f.s
.data
as
f.o
_printf.o
.code f.o .data .data
ccc
.code
ddd
CC
DD
a.out
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ccc
CC
ddd
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DD