虚拟存储器(1)
虚拟存储器的基本原理
虚拟存储器的基本原理虚拟存储器是一种计算机系统的组成部分，它扩展了计算机的主存储器，使得计算机可以同时执行更多的程序，提高了计算机的性能和效率。
虚拟存储器的基本原理包括内存管理、地址转换、页面置换和磁盘交换等。
首先，虚拟存储器的内存管理是通过将主存划分成固定大小的块，称为页（Page），与此同时，将磁盘划分成与页大小相等的块，称为页框（Page Frame）。
当一个程序被加载到内存时，将会依次将程序的页放入内存的页框中。
这种将程序划分为页的方式称为分页管理。
虚拟存储器的核心概念是虚拟地址和物理地址的转换。
每个进程都有自己的虚拟地址空间，虚拟地址是由进程所见到的地址，而不是物理内存的地址。
虚拟地址由两部分组成，即页号和页内偏移。
页号表示进程中的某个页面，页内偏移表示页面中的具体位置。
虚拟地址被通过一种页表机制转换为物理地址。
页面置换是虚拟存储器中重要的一环。
由于程序的页可能无法一次加载到内存中，因此当一个程序在执行过程中需要访问一个尚未调入内存的页面时，就会发生缺页中断（Page Fault）。
操作系统会根据缺页中断处理程序来选择进行页面置换。
常用的页面置换算法有最佳置换算法（OPT）、先进先出置换算法（FIFO）、最近最久未使用置换算法（LRU）等。
磁盘交换是虚拟存储器中的重要机制。
当物理内存不足以容纳所有的进程或者进程所需的数据时，操作系统会将一部分进程或者数据从内存交换到磁盘上，以释放物理内存空间给其他进程使用。
这种将页面从内存交换到磁盘的过程称为页面换出（Page Out），相反的过程称为页面换入（Page In）。
通过磁盘交换，计算机可以在有限的物理内存下运行更多的任务。
虚拟存储器的使用带来了诸多优势。
首先，它能够扩展主存的容量，使得计算机可以执行更多的程序。
其次，虚拟存储器可以提高内存的利用率，避免内存浪费。
同时，它允许多个进程共享同一份代码，减少内存占用。
另外，虚拟存储器还可以实现对进程的保护和隔离，使得不同的进程在执行过程中不会相互干扰。
2013年上半年软件设计师考试真题(上午)
2013 年上半年软件设计师考试真题（上午）常用的虚拟存储器由 (1) 两级存储器组成（1）A．主存-辅存B．主存-网盘C．Cache-主存D．Cache-硬盘中断向量可提供 (2)（2）A．I/O 设备的端口地址B．所传送数据的起始地址C．中断服务程序的入口地址D．主程序的断点地址为了便于实现多级中断嵌套使用 (3) 来保护断点和现场最有效。
（3）A．ROMB．中断向量表C．通用寄存器D．堆栈DMA 工作方式下，在 (4) 之间建立了直接的数据通路。
（4）A．CPU 与外设B．CPU 与主存C．主存与外设D．外设与外设地址编号从 80000H 到 BFFFFH 且按字节编址的内存容量为 (5) KB，若用16K*4bit 的存储器芯片构成该内存共需 (6) 片（5）A．128 B．256 C．512 D．1024（6）A．8 B．16 C．32 D．64利用报文摘要算法生成报文接要的目的是 (7)（7）A．验证通信对方的身份防止假冒B．对传输数据进行加密防止数据被窃听C．防止发送言否认发送过数据D．防止发送的报文被篡改防火墙通常分为内网、外网和 DMZ 三个区域，按照受保护程序，从高到低正确的排列次序为 (8)（8）A．内网、外网和 DMZB．外网、内网和 DMZC．DMZ、内网和外网D．内网、DMZ 和外网近年来，在我国出现各类病毒中 (9) 病毒通过木马形式感染智能手机。
（9）A．欢乐时光B．熊猫烧香C．X 卧底D．CIH王某是一名软件设计师，按公司规定编写软件文档并上交公司存档。
这些软件文档属于职务作品且 (10)（10）A．其著作权由公司享有B.其著作权由软件设计师享有C.除其署名权以外，著作权的其他权利由软件设计师享有D．著作权由公司和软件设计师共同享有甲经销商擅自复制并销售乙公司开发的 OA 软件光盘已构成侵权。
丙企业在未知的情形下从甲经销商处购入 10 张并已安装使用。
在丙企业知道了所使用的软件为侵权复制的情形下，以下说法正确的是 (11)（11）A．丙企业的使用行为侵权，须承担赔偿责任B.丙企业的使用行为不侵权，可以继续使用这 10 张软件光盘C.丙企业的使用行为侵权，支付合理费用后可以继续使用这 10 张软件光盘D.丙企业的使用行为不侵权，不需承担任何法律责任声音信号数字化过程中首先要进行 (12)（12）A．解码B．D/A 转换C．编码D．A/D 转换以下关于 dpi 的叙述中，正确的是 (13)（13）A．每英寸的 bit 数B．存储每个像素所用的位数C．每英寸像素点D．显示屏上能够显示出的像素数目媒体可以分为感觉媒体、表示媒体、表现媒体、存储媒体、传输媒体 (14) 属于表现媒体。
计算机的存储系统(一)
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用磁性材料构成的存储器称为磁表面存储器，磁表面存储器是在金属或塑料载体上均匀地涂抹 一层磁性材料，利用该磁层存储信息，日常所用的磁盘和磁带等都属于磁表面存储器。磁表面存储 器的容量大、价格低，但访问速度慢，一般用作辅助存储器。 光存储器是一种利用激光技术进行访问的存储器，如今经常用到的 CD-ROM（只 读光盘） 、MO （可读写光盘） 、 WORM （一次写入、多次读出光盘）都属于光存储器。这类存储器的容量很大， 但访问速度也慢，一般也作为辅助存储器使用。 存储器的实际存取速度取决于构成存储器的存储介质物理状态的改变速度。 2. 按存取方式分类 对存储器的存取方式是很多的，如顺序存取、随机存取、直接存取、关联存取等。如果可以随 机地、个别地对存储器中的任何存储单元进行存取，这种存储器称为随机存储器 （ RAM ）。计算机 内存就多指系统的 RAM 。如果在读取存储器的内容时，只能按照一定的顺序存取，即存取时间和 存 储单元的物理位置有关，这种存储器就称为顺序存储器。磁带就是一种典型的顺序存储器。直接存 取则介于随机存取和顺序存取之间，如磁盘就是一种直接存取存储器。在存取信息时，磁盘需要完 成两个逻辑操作，首先直接指向整个存储器的某一区域（磁道或磁头） ，然后对所指向的区域按顺 序 存取。关联存取存储器是一种随机存取存储器，通过在一个字中比较所要的位进行特定地匹配，并 且能同时在所有字中进行。换句话说，关联存取存储器是按内容访问（而不是按地址访问）的存储 器，它将存储单元所存内容的某一部分作为检索项（称为关键字项）对存储器进行检索，然后对存 储器中与检索内容相符的存储单元内容进行读出或写入。 3. 按物理特性分类 不同的存储器的物理特性也不尽相同，有些存储器只能短暂存储信息，时间长了或者掉电就会 丢失信息；有些存储器则可以长久保存信息，即使掉电也不会导致信息丢失。从这种角度分，存储 器可以分为易失性的存储器和非易失性存储器。随机存储器（ RAM ）属于易失性的存储器，只有加 电信息才能保存，掉电则会使信息丢失；只读存储器（ ROM ）则属于一种非易失性的存储器，即使 掉电也不会丢失，因此，计算机主板上用于保存系统信息的 BIOS 就是采用非易失性存储器。 另外，随着存储器技术的不断发展，只读存储器也出现了不同的种类。根据存储内容能否擦除 ， 存储器又分为可擦存储器和不可擦存储器。如掩模式只读存储器和一次编程只读存储器 （ PROM ） 就是不可擦存储器，其中的数据只能读出，不能改变；而 EPROM 和 EEPROM 则是可擦存储器，可 以反复擦除和向其中写入信息。 4. 按存储位置分类 现代计算机系统中的存储器是一个多层次的存储器系统。不同的存储器分布在计算机系统中不 同的地方，起着不同的作用。可以据此将存储器分为高速缓存、主存（内存）和辅存（外存） 。现今 的高速缓存已经集成到 CPU 内部，其容量最小，每位价格高，但速度很高，接近于 CPU 的处理速 度；主存的存取速度仅次于高速缓存，容量较大，每位价格也比较高；辅存的速度最慢，但容量最 大，单位存储容量价格最低。这几种存储器在计算机中各自担负不同的职责，都发挥着非常重要的 作用。
虚拟页面管理实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解虚拟存储器的概念和作用。
2. 掌握分页式存储管理的基本原理和地址转换过程。
3. 熟悉几种常见的页面置换算法，并比较其优缺点。
4. 通过实验，加深对虚拟存储器管理机制的理解。
二、实验内容1. 模拟分页式存储管理中的地址转换过程。
2. 比较几种常见的页面置换算法：FIFO、LRU、LFU和OPT。
三、实验原理虚拟存储器是一种将内存和磁盘结合使用的存储管理技术，它允许程序使用比实际物理内存更大的地址空间。
虚拟存储器通过将内存划分为固定大小的页（Page）和相应的页表（Page Table）来实现。
1. 分页式存储管理分页式存储管理将内存划分为固定大小的页，每个页的大小相同。
程序在运行时，按照页为单位进行内存访问。
分页式存储管理的主要优点是内存碎片化程度低，便于实现虚拟存储器。
2. 页面置换算法当内存中没有足够的空间来存放新请求的页面时，需要将某个页面从内存中移除，这个过程称为页面置换。
以下介绍几种常见的页面置换算法：（1）FIFO（先进先出）：优先淘汰最早进入内存的页面。
（2）LRU（最近最少使用）：优先淘汰最近最少被访问的页面。
（3）LFU（最不频繁使用）：优先淘汰最不频繁被访问的页面。
（4）OPT（最佳置换）：优先淘汰未来最长时间内不再被访问的页面。
四、实验步骤1. 模拟分页式存储管理中的地址转换过程（1）创建一个模拟内存的数组，表示物理内存。
（2）创建一个模拟页表的数组，用于存放虚拟页号和物理页号之间的映射关系。
（3）模拟进程对内存的访问，将访问的虚拟页号转换为物理页号。
2. 比较几种常见的页面置换算法（1）创建一个模拟进程的数组，包含访问的虚拟页号序列。
（2）对每个页面置换算法，模拟进程的运行过程，记录缺页中断次数。
（3）计算不同页面置换算法的缺页率，并比较其性能。
五、实验结果与分析1. 分页式存储管理中的地址转换过程实验结果表明，分页式存储管理能够有效地将虚拟地址转换为物理地址，实现虚拟存储器。
计算机硬件技术基础(第2版) 答案 第3章 习题 耿增民 孙思云 内部存储器
第3章内部存储器1．名词解释随机存储器：简称RAM，也叫做读/写存储器，它能够通过指令随机地、个别地对其中各个单元进行读/写操作。
随机存储器中任何一个存储单元都能由CPU或Ｉ/O设备随机存取，且存取时间与存取单元的物理位置无关。
按照存放信息原理的不同，随机存储器又可分为静态和动态两种。
只读存储器：只读存储器是只能随机读出已经存储的信息，但不能写入新的信息的存储器。
位扩展：位扩展是指用多个存储器器件对字长进行扩充。
位数的扩展是利用芯片的并联方式来实现的，各存储芯片地址线、片选端和读写控制线并联，数据端单独引出。
全译码法：除了将低位地址总线直接连至各芯片的地址线外，余下的高位地址总线全部参加译码，译码输出作为各芯片的片选信号。
相联存储器地址映像：地址映像的功能是应用某种函数把CPU发送来的主存地址转换成Cache的地址。
地址映象方式通常采用直接映象、全相联映象、组相联映象三种方式。
Cache：高速缓冲存储器。
虚拟存储器：虚拟存储器（VirtualMemory）又称为虚拟存储系统，是以存储器访问的局部性为基础，建立在主存一辅存物理体系结构上的存储管理技术。
它是为了扩大存储容量，把辅存当作主存使用，在辅助软、硬件的控制下，将主存和辅存的地址空间统一编址，形成个庞大的存储空间。
程序运行时，用户可以访问辅存中的信息，可以使用与访问主存同样的寻址方式，所需要的程序和数据由辅助软件和硬件自动调入主存，这个扩大了的存储空间，就称为虚拟存储器。
存储器宽带：内存储器每秒钟访问二进制位的数目称为存储器带宽，用Bm 表示。
它标明了一个存储器在单位时间内处理信息的能力。
存取时间：存储器访问时间，是指启动一次存储器操作到完成该操作所需的时间。
逻辑地址：用户可以像使用内存一样利用虚拟存储器的辅存部分。
物理地址：实际的主存储器单元地址则称为“实地址”或“物理地址（Physical Address）。
2．填空题（1）随机存储器RAM主要包括静态随机存储器和动态随机存储器两大类。
第5章 虚拟存储器 (1)
• (2)驻留性，是指作业被装入内存后，整个作业都一直驻留在内存中，其中 任何部分都不会被换出，直至作业运行结束。尽管运行中的进程被阻塞，而处于 长期等待状态，它们都仍将驻留在内存中，继续占用宝贵的内存资源。
虚拟存储ห้องสมุดไป่ตู้概述
虚拟存储器的定义和特征
虚拟存储器的特征
• (3)虚拟性。是指能够从逻辑上扩充内存容量，使用户所看到的内存容 量远大于实际内存容量。这样，就可以在小的内存中运行大的作业，或者 能提高多道程序度。它不仅能有效地改善内存的利用率，还可提高程序执 行的并发程度。
• 虚拟存储器目前已在大、中、小及微机上广泛采用。虚拟性是以多次 性和对换性为基础的，或者说，仅当系统允许将作业分多次调入内存，并 能将内存中暂时不运行的程序和数据换至盘上时，才能实现虚拟存储器。
虚拟存储器概述
5.1.3 虚拟存储器的实现方法 P167
• 在虚拟存储器中，允许将一个作业分多次调入内存。所以，虚拟存储器的 实现，都建立在离散分配存储管理方式的基础上。目前，所有的虚拟存储器都 是采用下述方式之一实现的。
• 1．分页请求系统
• 分页请求是在分页的基础上增加了请求调页功能和页面置换功能所形成的 页式虚拟存储系统。它允许用户程序只装入少数页面的程序（及数据）即可启 动运行。以后，再通过调页功能及页面置换功能陆续地把即将运行的页面调入 内存，同时把暂不运行的页面换出到外存上。置换时以页面为单位；为了能实 现请求调页和页面置换功能，系统必须提供硬件支持和请求分页的软件。
5.2 请求分页存储管理方式 P168
操作系统原理与实践教程(第四版) 习题答案 (1)[4页]
![操作系统原理与实践教程(第四版) 习题答案 (1)[4页]](https://img.taocdn.com/s3/m/959286e5988fcc22bcd126fff705cc1755275fee.png)
第6章虚拟存储器1．常规存储器管理方式具有哪两大特征？它对系统性能有何影响？答：特点：一次性和驻留性。
影响：一次性及驻留性特征使得许多在程序中不用或暂时不用的程序（数据）占据了大量的内存空间，而一些需要运行的作业又无法装入运行，显然，这是在浪费宝贵的内存资源。
2．什么是程序运行时的时间局限性和空间局限性？答：时间局限性：如果程序中的某条指令被执行，则不久之后该指令可能再次执行；如果某数据被访问过，则不久以后该数据可能再次被访问。
产生时间局限性的典型原因是在程序中存在着大量的循环操作。
空间局限性：一旦程序访问了某个存储单元，在不久之后，其附近的存储单元也将被访问，即程序在一段时间内所访问的地址可能集中在一定的范围之内，其典型情况便是程序的顺序执行。
3．虚拟存储器有哪些特征？其中最本质的特征是什么？多次性、对换性、虚拟性。
最基本特征是虚拟性。
4．实现虚拟存储器需要哪些硬件支持？答：分页请求系统：请求分页的页表机制、缺页中断机构、地址变换机构。
请求分段系统：请求分段的段表机制、缺段中断机构、地址变换机构。
5．实现虚拟存储器需要哪几个关键技术？答：（1）在分页请求系统中是在分页的基础上，增加了请求调页功能和页面置换功能所形成的页式虚拟存储系统。
允许只装入少数页面的程序（及数据），便启动运行。
（2）在请求分段系统中是在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置换功能后形成的段式虚拟存储系统。
允许只装入少数段（而非所有段）的用户程序和数据，即可启动运行。
6．在请求分页系统中，页表应包括哪些数据项？每项的作用是什么？（1）状态位（存在位）P：它用于指示该页是否已调入内存，供程序访问时参考。
（2）访问字段A：用于记录本页在一段时间内被访问的次数，或记录本页最近已有多长时间未被访问，提供给置换算法（程序）在选择换出页面时参考。
（3）修改位M：标识该页再调入内存后是否被修改过。
（4）外存地址：用于指出该页在外存上的地址，通常是物理块号，供调入该页时参考。
《计算机存储与外设》1Cache存储器与虚拟存储器
《计算机存储与外设》1Cache存储器与虚拟存储器初读这本书，是2020年3，4⽉吧，以前学的⼤多数处理器，balabala的，虽然也有介绍储存器的，但总是不是很详细，主要还是关注cpu等计算部件或者总线等事物，就如同这本书中所写，⼈们往往可以很清楚的描述Intel处理器与AMD处理器的区别，但是对各种存储器却总是不甚熟悉。
寄存器是以与CPU相同的⽅法制备的，与CPU的时钟频率相同，且与CPU其他部分之间的数据通路都较短，此外，⽚上寄存器可以直接被CPU访问，⽽访问其他外部存储器都需要通过⼀个过程，包括存储器管理，地址翻译以及复杂的数据缓冲和控制机制。
Cache相当于位于内存和寄存器之间的缓冲区，这是实际存在的，硬件，计算机管理；⽽虚拟存储相当于内存和硬件之间的缓存机制，这并不实际存在，由操作系统管理。
Cache⼤家都⽐较熟悉，主要利⽤了访问的局部性原理（时间局部性与空间局部性）。
⼏种降低Cache失效率的⽅法1.代码层⾯，编写具有良好局部性的代码2.取指策略：如按需获取，预取，选择性获取。
按需获取在失效后调⼊所需块，这是⼀种最简单的选择。
预取策略预测未来的Cache需求（例如，如果没有缓冲块i+1,但访问块i时也调⼊第i+1块）。
实现预取算法有许多可能的⽅法，如选择性获取策略在主存储器的部分内容不能被缓存的情况下使⽤。
例如，在多处理器系统之中，由多个处理器共享的部分不应该被缓存，如果这些数据被缓存⽽处理器修改了存储器中的拷贝，Cache和存储器中的数据将不再保持⼀致。
3.多级Cache虚拟存储器和存储器管理这些概念在《深⼊理解计算机系统》和《操作系统》之中已有较为完备的介绍，在此只列下⼤概。
存储器管理是操作系统和硬件的切合点，它关注的是管理主存储器和磁盘，可以认为它是⼀种拓展的Cache技术。
虚拟存储空间是逻辑地址空间的同义词，编写程序中，我们不⽤考虑实际的物理地址，⽽是认为地址都是从0开始的即可，且可以编写超过主存的软件，给⽤户⼀个⽆穷⼤空间的错觉，这些是由操作系统帮助完成的。
东软操作系统习题及答案（5）
第五章虚拟存储器一、单项选择题1、以下存储管理技术中，支持虚拟存储器的技术是（）。
A．动态分区分配B．可重定位分区分配C．请求分页存储管理D．基本分页存储管理2、请求分页存储管理中，若把页面尺寸增加一倍，在程序顺序执行时，则一般缺页中断次数会（）。
A．增加B．减少C．不变D．可能增加也可能减少3、虚拟存储管理策略可以（）。
A．扩大物理内存容量B．扩大物理外存容量C．扩大逻辑内存容量D．扩大逻辑外存容量4、下列那一条（）不是影响缺页率的主要因素。
A．缺页中断服务速度B．分配给作业的物理块数C．系统规定页面的大小D．页面调度算法二、填空题1、在虚拟存储机制中，进程的一部分装入内存，一部分保留在硬盘上。
当发现某条指令不在内存中时，发生__________。
1、虚拟存储器的特征有__________，__________和__________。
2、在请求分页存储管理中，每当要访问的页面不在内存时，会产生__________。
3、在请求分段存储管理中，当运行进程要访问的段尚未调入内存时，会产生__________。
5、在请求分页存储管理中，进程的某页可能会重复地被换出和换入内存，发生多次的缺页中断，影响程序执行的性能，这种现象称为__________。
6、某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB。
假定某时刻系统为用户的第0，1，2，3页分别分配的物理块号为5，10，4，7，虚拟地址065C和0D3C变换为物理地址后分别是__________和__________。
（十六进制）7、在一个请求分页存储管理系统中，采用先进先出页面置换算法时，假如一个作业的页面走向为1，3，2，4，2，3，5，4，3，1，2，5。
当分配给该作业的物理块数M分别为3和4时，访问过程中发生的缺页次数为__________和__________。
（假定开始时，物理块中为空）8、在一个请求分页存储管理系统中，某程序的页面走向为：2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2。
计算机专业英语课后答案(清华大学出版社第二版)
第一章Computer system overview(操作系统概述)I. Pre-reading Questions1.What is a digital computer?The digital computer is a digital system that performs various computational tasks. The word “digital”implies that theinformation in the computer is represented by variables that take a limited number of discrete values. These values are processed internally by components that can maintain a limited number of discrete states. Digital computer is also called electronic computer or computer.2.Are there any differences between the binary number system and the common decimal number system?The decimal digits has ten digits: 0,1,2,…, and 9. The binary number system has two digits: 0 and 1. The binary numbers use a base 2. The decimal digits use a base 10.3.How many types of computers do you know? Name at least four of them. Computers are usually classified into four broad categories: microcomputers, minicomputers, mainframe computers and supercomputers.II Fill in the following blanks.1.Application software is designed to accomplish real-world tasks in fields.2. An 8-bit signed integer can have any value between -128 and 1273. System software controls the computer and enables it to run the hardware and applications software.4. A computer system consists of hardware system and software system .5. List four types of computers: microcomputers, minicomputers , mainframe computers,and supercomputers .III True or False.1. The software system is the physical equipment that you can see and touch. 1.F2. Typically, a data value is set to zero to represent FALSE and 1 value forTRUE. 2. F3. In the earliest general-purpose computer, most input and output media were magnetic disks. 3. F4. Supercomputers are largest, fastest, and most expensive computer available.4.T5. A computer system consists of hardware system and software system. 5. T IV Matching terms.1、(b) CPU The processing unit is at the heart of a computer.2、(c) bit A unit of information conveyed by a single binary digit.3、(a) integrated circuit (IC)A complete electronic circuit that packages transistors and other electronic components on a small silicon chip.4、(d) ASCII A system for encoding characters as binary digits.V Translating Terms.(1) coding techniques 编码技术(2) application software 应用软件(3) floating point data 浮点数据(4) timesharing 分时，分时技术(5) storage capacities 存储容量VI Choose the best one of the four answers given to fill in each blank.This chapter introduces digital computer, data types, the evolution of computers, and types of computers. 1 is known to all, it’s hard to find a field in 2 computers are not being used. Digital computer, also called electronic computer or computer, is a digital system that 3 various computational tasks. Digital computers use the 4 number system, which has two digits: 0 and 1.By usingvarious coding 5 , groups of bits can be made to represent not only binary numbers 6 other discrete symbols, such as decimal digits or letters of the alphabet. A computer system consists of hardware system and software system. Programs tell the hardware what to do. 7 software is designed to accomplish real-world tasks in fields such as accounting, entertainment, and engineering. Computers are usually 8 into four broad categories: microcomputers, minicomputers, mainframe computers, and supercomputers. It’s hard to give a 9 definition to each type because computer speeds and storage 10 change rapidly.1. A. As B. It C. As it D. That2. A. what B. which C. where D. when3. A. performs B. carries C. makes D. integrates4. A. decimal B. binary C. Arabian D. American5. A. technique B. Technology C. techniques D. technologies6. A. instead of B. rather than C. but also D. as well7. A. Application B. System C. Word D. Excel8. A. put B. made C. conducted D. classified9. A. precious B. progress C. proceeding D. precise10. A. capacities B. capable C. capabilities D. capacity1.A2. B3. A4. B5. C6. C7. A8. D9. D 1 0.CVII. Translate the following into English.1.By using various coding techniques, groups of bits can be made to represent not only binary numbers but also other discrete symbols.通过应用各种编码技术。
4存储器-1概述EDAC2014
可多次编程 （紫外线擦除） EPROM：
EEPROM： 可多次编程 （电擦除）
Flash Memory（闪存）
SDR、DDR
速度指标： 存取周期或读/写周期 （来自s）作主存、高速缓存。
（3）顺序存取存储器（SAM） 访问时读/写部件按顺序查找目标地址，访 问时间与数据位置有关。 等待操作 读/写操作 平均等待时间 （ms） 数据传输率 （字节/秒）
(1)存取时间 从存储器收到读写命令，到存储器读出（写入）信息 所需要的时间，TA (2)存取周期 存储器做连续访问操作过程中一次完整的存取操作所 需的全部时间，TM (通常TM>TA) (3)数据传输率 数据传入或者传出存储器的速率，R TN=TA+N/R, 其中TN: 读写N位的平均时间, TA:平 均存取时间, N:位数, R:传输率,位数/每秒(bps)
两步操作
速度指标
（4）直接存取存储器（DAM）
访问时读/写部件先直接指向一个小区域，再在该 区域内顺序查找。访问时间与数据位置有关。 定位（寻道）操作 等待（旋转）操作 读/写操作 平均定位（平均寻道）时间 （ms） 速度指标 平均等待（平均旋转）时间 （ms） （位/秒） 数据传输率
三步操作
4.存储器系统的关键特性
3.存储器的分类(按存储介质)
（1）半导体存储器
静态存储器SRAM:利用双稳态触发器的两个稳定状态 存储信息,信息易失
动态存储器DRAM:依靠电容上的电荷暂存信息，主存 （2）磁表面存储器
利用磁层上不同方向的磁化区域表示信息,容量大, 非破坏性读出,长期保存信息,速度慢,外存
（3）光盘存储器 利用光斑的有无表示信息,容量很大，非破坏性读 出,长期保存信息,速度慢,外存
操作系统试题及答案
操作系统试题一一、单选题（每小题1分，共20分）1、操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU和外部设备的【A】。
A、利用率B、可靠性C、稳定性D、兼容性2、如果分时操作系统的时间片一定，那么【C】，则响应时间越短。
A、内存越少B、内存越多C、用户数越少D、用户数越多3、若把操作系统看作资源管理者，下列的【C】不属于操作系统所管理的资源。
A、CPUB、内存C、中断D、程序4、操作系统是通过【D】感知进程存在的。
A、程序名B、进程的状态C、中断D、进程控制块5、当【B】时，进程从执行状态变为就绪状态。
A、进程被进程调度程序选中B、时间片用完C、等待某一事件D、等待的事件发生6、以下的进程状态变化中，不可能发生的变化是【D】。
A、执行状态到就绪状态B、等待状态到就绪状态C、执行状态到等待状态D、等待状态到执行状态7、若P、V操作的信号量S初值为2，当前值为-3，则表示有【D】个等待进程。
A、0个B、1个C、2个D、3个8、P、V操作是【A】A、两条低级进程通信原语B、两条高级进程通信原语C、两条系统调用命令D、两组不同的机器指令9、用V操作唤醒一个等待进程时，被唤醒的进程状态变为【B】。
A、等待B、就绪C、执行D、完成10、资源的有序分配策略破坏【D】条件，是一种死锁预防策略。
A、互斥条件B、保持和请求条件C、不剥夺条件D、环路等待条件11、银行家算法是一种【B】算法。
A、死锁预防B、死锁避免C、死锁检测D、死锁解除12、某系统中有同类资源10个，每个进程的资源需求量为3个，则不会发生死锁的最大并发进程数为【C】A、2B、3C、4D、513、分区管理中采用首次适应分配算法时，应把空闲区按【C】次序进行管理。
A、大小递增B、大小递减C、地址递增D、地址递减14、很好地解决了内存碎片问题的存储管理方案是【C】。
A、固定分区管理B、可变分区管理C、页式存储管理D、段式存储管理15、虚拟存储管理系统的基础是程序的【C】理论。
计算机组成原理(任国林第二版)名词解释
计算机组成原理（任国林第二版）名词解释第一单元计算机系统概述存储程序方式：⑴程序和数据预先存放在存储器中⑵机器工作时，自动、逐条地取出指令并执行主机：CPU（运算器+控制器）+MM（主存储器）外设：输入设备，输出设备，辅助存储器CPU：运算器，控制器ALU：算术逻辑单元（只进行整型运算）FPU：浮点运算部件CU：Controller Unit，控制单元PC：Program Counter，程序计数器IR：Instruction Register，指令寄存器ID：Instruction Decode，指令译码器存储元：可存储一个二进制位的元件，存储单元—可同时存储一串二进制位的元件(与一个地址相对应)，存储阵列—所有存储单元的集合存储单元：一般以8位二进制作为一个存储单元，也就是一个字节存储阵列：多个存储单元排列形成存储单元长度：存储字长,一个字节由多少位二进制组成存储单元地址：每个存储单元被赋予的唯一编号，存储单元长度—一个存储单元能存储的二进制信息位数存储字：存储单元中存储的二进制信息存储字长：存储单元中容纳的二进制信息个数总线：一组用于信息传输的公共信号线主设备：发送信息（CPU）从设备：接收信息（存储器等）I/O接口：实现数据缓冲，格式转换，通信控制，协调总线系统总线：连接计算机各大部分的总线DBus：Data Bus，数据总线ABus：Address Bus，地址总线Cbus：Control Bus，控制总线实际机器：所编写程序可悲硬件识别和执行的机器虚拟机器：除了实际机器的机器解释：先将程序转换为低级机器上的等效程序，再运行翻译：对程序中每一条语句，都转去执行低级机器上的一段等效程序指令：告诉计算机从事其中一特殊运算的代码语句：计算机结构：硬件的概念性结构和功能特性计算机实现：物理结构（硬件）ISA：Instruction Set Architecture执行时：指令在主存中的首地址(由系统随机分配)逻辑地址：指令地址物理地址：运行时在存储器中的地址机器字长：CPU一次能处理的二进制（整型）位数时钟周期：CPU主时钟脉冲宽度主频：主时钟脉冲频率主存编址单位：主存单元长度：主存地址空间：主存为最大容量时的地址空间CPU可寻址空间：主存地址空间响应时间：一个任务从提交到完成的总时间（T响应＝TCPU＋T等待）吞吐率：单位时间能处理的工作量CPI：Cycles Per Instruction（一条指令所需的平均时钟周期）MIPS：每秒百万次指令（主频/CPI/10^6）MFLOPS：每秒百万次浮点运算第二单元数据的表示与运算数制：进位计数制，二进制，八进制，十进制，十六进制码制：机器数：计算机内部用编码表示的数真值：数学上的数原码：最高位为符号位，其余各位为真值的绝对值补码：正数的补码为本身，负数的补码为取反加一移码：正数为前加一位1，复数取反加1首位补0（000的移码为1000）模：\log_{2}模表示机器数的位数补数：补码同余：余数相同BCD码：二进制数表示十进制的编码交换码：用于字符的索引、传送（例：ASCII码）内码：用于字符的存储和处理码距：任意两个码字中位值不相同的个数的最小值校验码：由数据信息和校验信息组成的编码奇偶校验：检测校验码中1的个数是奇数还是偶数（所有位取异或的结果补在最后）海明校验：多重奇偶校验，将数据位分为多个有重叠的组，每个组进行奇偶校验循环冗余校验(CRC)：数据类型：一个值的集合，及定义在该值集上的一组操作（例：8位二进制及二进制逻辑）数据表示：截断运算：保留数据的低位部分位扩展运算：零扩展，符号扩展零扩展：无符号数补零符号扩展：有符号数补符号位上溢：浮点数的阶大于最大阶码，是真正的溢出，应进行溢出处理（正上溢，负上溢）下溢：浮点数的阶小于最小阶码，下溢可以认为是机器零不是溢出机器零：机器零在数轴上表示为0点及其附近的一段区域，即在计算机中小到机器数的精度达不到的数均视为“机器零”，而真值零则表示0这一个点。
操作系统题目5章
第五章虚拟存储器1、在请求分页管理中，在页表中增加了若干项，其中状态位供（）时参考，修改位供（）时参考，访问字段供（）时参考，外存地址供（）时参考。
A、分配页面B、置换算法C、程序访问D、换出页面E、调入页面2、请求页式管理中，缺页中断率与进程所得的内存页面数（）和（）等因素有关。
A、页表的位置B、置换算法C、页面大小D、进程调度算法3、请求分页管理中，页面的大小与可能产生的缺页中断次数（）。
A、成正比B、成反比C、无关D、成固定比值4、下列说法正确的是（）。
A、在请求段页式系统中，以页为单位管理用户的虚拟空间，以段为单位管理内存空间B、在请求段页式系统中，以段为单位管理用户的虚拟空间，以页为单位管理内存空间C、为提高请求分页系统中内存的利用率，允许用户使用不同大小的页面D、在虚拟存储器中，为了能让更多的作业同时运行，通常只应装入10%的作业后便启动运行5、在下面的存储管理方案中，可以使用上下界地址寄存器实现存储保护的是（）和（）。
A、固定分区存储分配B、可变分区存储分配C、页式存储分配D、段式存储分配6、（2011年计算机联考真题）在缺页处理过程中，操作系统执行的操作可能是（）。
Ⅰ、修改页表Ⅱ、磁盘I/O Ⅲ、分配页框A、仅Ⅰ、ⅡB、仅ⅡC、仅ⅢD、Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ7、（2011年计算机联考真题）当系统发生抖动（Thrashing）时，可用采取的有效措施是（）。
Ⅰ、撤销部分进程Ⅱ、增加磁盘交换区的容量Ⅲ、提高用户进程的优先级A、仅ⅠB、仅ⅡC、仅ⅢD、仅Ⅰ、Ⅱ8、（2012年计算机联考真题）下列关于虚拟存储器的叙述中，正确的是（）。
A、虚拟存储只能基于连续分配技术B、虚拟存储只能基于非连续分配技术C、虚拟存储容量只受外存容量的限制D、虚拟储存容量只受内存容量的限制9、（2013年计算机联考真题）若用户进程访问内存时产生缺页，则下列选项中，操作系统可能执行的操作是（）。
Ⅰ、处理越界错Ⅱ、置换页Ⅲ、分配内存A、仅Ⅰ、ⅡB、仅Ⅱ、ⅢC、仅Ⅰ、ⅢD、Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ10、（2014年计算机联考真题）下列措施中，能加快虚实地址转换的是（）。
操作系统第四章课后题答案
第四章1.为什么说多级反馈队列调度算法能较好地满足各类用户的需要（来自百度）：答案一：多级反馈队列调度算法能较好地满足各种类型用户的需要。
对终端型作业用户而言，由于他们所提交的大多属于交互型作业，作业通常比较短小，系统只要能使这些作业在第1级队列所规定的时间片内完成，便可使终端型作业用户感到满意；对于短批处理作业用户而言，他们的作业开始时像终端型作业一样，如果仅在第1级队列中执行一个时间片即可完成，便可以获得与终端型作业一样的响应时间，对于稍长的作业，通常也只需要在第2级队列和第3级队列中各执行一个时间片即可完成，其周转时间仍然较短；对于长批处理作业用户而言，它们的长作业将依次在第1，2，…，直到第n级队列中运行，然后再按时间片轮转方式运行，用户不必担心其作业长期得不到处理。
答案二：（惠州学院操作系统课后题）与答案一基本相似，可看做精简版。
答：（1）终端型作业用户提交的作业大多属于较小的交互型作业，系统只要使这些作业在第一队列规定的时间片内完成，终端作业用户就会感到满足。
（2）短批处理作业用户，开始时像终端型作业一样，如果在第一队列中执行一个时间片段即可完成，便可获得与终端作业一样的响应时间。
对于稍长作业，通常只需在第二和第三队列各执行一时间片即可完成，其周转时间仍然较短。
（3）长批处理作业，它将依次在第1 ，2 ，…，n个队列中运行，然后再按轮转方式运行，用户不必担心其作业长期得不到处理。
所以，多级反馈队列调度算法能满足多用户需求。
2.分别对以上两个进程集合，计算使用先来先服务（FCFS）、时间片轮转法（时间片q=1）、短进程优先（SPN）、最短剩余时间优先（SRT，时间片q=1）、响应比高者优先（HRRN）及多级反馈队列（MFQ,第1个队列的时间片为1，第i(i<1)个队列的时间片q=2（i-1））算法进行CPU调度，请给出各进程的完成时间、周转时间、带权周转时间，及所有进程的平均周转时间和平均带权周转时间。
智慧树知到《操作系统(山东联盟)》章节测试答案
智慧树知到《操作系统（山东联盟）》章节测试答案绪论1、操作系统是一种（）。
A.应用软件B.系统软件C.通用软件D.工具软件答案: 系统软件第一章1、操作系统是一种（）。
A.应用软件B.系统软件C.通用软件D.工具软件答案: 系统软件2、操作系统是一组（）A.文件管理程序B.中断处理程序C.资源管理程序D.设备管理程序答案: 中断处理程序3、系统调用是由操作系统提供的内部调用，它（）。
A.直接通过键盘交互方式使用B.只能通过用户程序间接使用C.是命令接口中的命令D.与系统的命令一样答案: 只能通过用户程序间接使用4、实时操作系统追求的目标是（）。
A.高吞吐率B.充分利用内存C.快速响应D.减少系统开销答案: 快速响应5、在分时系统中，时间片一定，（），响应时间越长。
A.内存越多B.用户数越多C.后备队列越短D.用户数越少答案: 用户数越多6、批处理系统的主要缺点是（）。
A.CPU 的利用率不高B.不具备交互性C.不具备并行性D.吞吐量小答案: 不具备交互性7、在下列性质中，（）不是分时系统的特征。
A.交互性B.同时性C.及时性D.独占性答案: 同时性8、引入多道程序的目的在于（）。
A.充分利用 CPU，减少 CPU 等待时间B.提高实时响应速度C.有利于代码共享，减少主、辅存信息交换量D.增强系统的处理速度答案: 充分利用 CPU，减少 CPU 等待时间9、（）不是操作系统关心的主要问题。
A.管理计算机裸机B.设计、提供用户程序与计算机硬件系统的界面C.管理计算机系统资源D.高级程序设计语言的编译器答案: 高级程序设计语言的编译器10、现代操作系统的基本特征是（）、资源共享和操作的异步性。
A.多道程序设计B.中断处理C.程序的并发执行D.实现分时与实时处理答案: 程序的并发执行第二章1、观察者报告者并发执行导致结果不定的原因是执行程序顺序不合法。
A.对B.错答案: 错2、一个程序可以派生多个进程，一个进程也可以运行多个程序（）。
操作系统的主要功能1
目录摘要第一章存储管理 (1)1.1什么是存储管理 (1)1.2存储管理的功能 (1)1.3虚拟存储器 (2)1.3.1什么是虚拟存储器 (2)1.3.2在虚拟存储器中要注意的三个概念 (3)1.3.3虚拟存储管理的三种方法 (3)第二章设备管理 (5)2.1设备管理概述 (5)2.2设备的分类 (5)2.3设备管理的目标 (6)2.4操作系统中设备管理的功能 (7)2.5设备管理的任务 (8)第三章处理器管理 (9)3.1 概念 (9)3.2 单用户处理器管理 (9)3.3多用户处理器管理 (9)3.3.1进程的概念 (9)3.3.2多道作业从进入系统到退出系统 (10)3.3.3作业调度 (12)3.3.4进程调度 (12)3.4 处理器状态 (13)3.4.1处理器状态分类 (13)3.4.2 处理器状态与资源和机器指令使用权限的关系 (13)3.4.3 INTEL PENTIUM的处理器状态 (13)3.4.4处理器状态之间的转换 (14)第四章文件管理 (15)4.1概述 (15)4.2功能 (15)4.3软件介绍 (15)4.3.1 PC软件大师 (15)4.3.2DIRECTORY OPUS (15)4.3.3Q-DIR (15)第五章用户接口 (19)5.1什么是用户接口 (19)5.2用户接口可分为三个部分 (19)5.2.1命令接口 (19)5.2.2程序接口 (21)5.2.3图形接口 (23)第六章作业管理 (24)6.1作业的概念 (24)6.2作业的组成和类型 (24)6.3作业管理的基本功能 (24)6.4作业状态及其转换 (24)6.5作业调度程序主要功能 (24)6.6作业调度算法的选择原则 (25)6.7作业控制 (25)总结 (26)II操作系统管理第一章存储管理1.1什么是存储管理存储管理是操作系统中六大功能之一，主要是指对内存的管理，主要解决以恢复数据和历史信息归档为目的的联机与脱机数据存储。
操作系统复习题目
操作系统复习题目操作系统复习题一、填空题：1、在分页系统中进行地址变换时，应将页表寄存器中的（）和（）进行相加，得到该页的页表项位置，从中可得到（）。
2、实现进程对换应具备（）、（）和（）三方面的功能。
3、在请求调页方式中，内存物理块分配和置换有（）、（）和（）三种策略。
4、为实现控制器，系统中应当配置（）的数据结构。
5、为实现设备分配，系统中应当配置（）和（）的数据结构。
6、在DMA中必须设置地址寄存器，用于存放（）。
7、数据多路通道是按（）方式工作的通道，它适用于连接（）设备。
8、字节多路通道是按（）方式工作的通道，它适用于连接（）设备。
9、在对打印机进行I/O控制时，通常采用（）方式。
10、在对硬盘的I/O控制时采用（）方式。
11、一个文件系统模型由最低层（）、中间层（）和最高层（）三个层次组成。
12、直接文件是指由（）本身直接决定了记录的（）的一种文件。
13、Hash文件是指利用Hash函数将（）转换为相应记录在目录表中的（）。
14、可将索引文件中的各记录装入到（）多个盘块中，为每个文件建立一张（）表，每个表项含有记录的（）和该记录的物理地址。
15、可将链接文件中的各记录装入到（）多个盘块中，并通过（）将它们构成一个队列，（）具有较高的检索速度。
16、用户级安全管理包括两个方面的内容：对所有用户（）；为指定用户分配（）。
17、系统级安全管理的主要任务是防止（）；文件级安全管理的主要任务是控制（）。
18、在请求调页方式中，内存分配有（）、（）两种策略。
19、在请求调页方式中，内存物理块置换有（）、（）两种策略。
20、引入进程的主要目的是（），进程存在的惟一标志是（）。
21、在请求分页管理方式中，页表中的状态位用来指示对应页（）；而在请求分段系统中还增加了增补位，它用来指示（）。
22、用来实现互斥的同步机制应该遵循（）、（）、（）和（）四条准则。
23、文件存储空间的分配可采取多种方式，其中，（）方式可使文件顺序访问的效率最高；（）方式则可解决文件存储空间中的碎片问题，但却不支持对文件的随机访问；而UNIX采用的则是（）方式。
虚拟存储器的管理和技术有哪些
虚拟存储器的管理和技术有哪些推荐文章虚拟键盘快捷键有哪些热度：德系汽车的优缺点有哪些热度：关于职场励志的励志电视剧有哪些热度：有哪些适合80后阅读的励志书籍热度：关于教育孩子诚实的故事有哪些热度：我们很多的人应该都听说过虚拟存储器，今天，店铺为大家带来的是虚拟存储器管理方面的知识，虚拟存储器管理是怎么样的，它又有哪些类型呢。
一、分区式存储管理1、这类型的存储管理方法管理起来不复杂比较的简单，它的不足之处就会会对于内存空间造成大量的浪费，早期的单一用户以及单一任务的控制装置，把内存空间进行划分，形成两个分区，为我们的用户区域以及系统区域。
我们的操作系统则采用的是系统区域;应用程序则使用的是我们的用户区域，同时的可以对用户区域的所有的空间进行利用。
2、为了达到多个程序同时的一起被执行，在我们现代的控制系统里面则加入了分区式的存储方法管理，将内存划分为很多个区域，操作系统使用里面的其中一个区域，所有的剩下的区域则由应用程序进行利用，各个应用程序占据里面的一个或者是几个区域。
3、按照划分区域的空间有没有固定，又能够吧分区式的存储管理划分成为固定区域以及动态区域两个区域。
二、交换技术和分区技术1、按照程序的部分性的为原理，在一个不是很长的时间端里面，程序进行访问的存储器位置占有比较大的比例集聚在存储器位置比较少的空间里面。
交换技术则是采用了程序的部分性原理达到多个任务同时的进行环境存储管理工作。
2、交换的进程里面通过换入以及换出这两个进程构成，换入的进程把外村交换区的数据以及程序代码进行交换到内存里面，换出的进程则是把内存里面的数据进行交换到外村交换里面中去。
3、操作控制装置不会立刻的执行程序代码在外存里面进行保存的工作，同时的把这些过程排到过程请求中的长期调度里面中去，队列里面的一些过程被调进主存里面进行执行，当因为输入以及输出等操作而造成存储器里面没有过程处于准备就绪的情况时，操作装置就会把一些进程交换到外存里面来，同时的排进中期里面中去。
2022年湖北师范大学计算机科学与技术专业《操作系统》科目期末试卷A(有答案)
2022年湖北师范大学计算机科学与技术专业《操作系统》科目期末试卷A（有答案）一、选择题1、下面关于文件系统的说法正确的是（）。
A.文件系统负责文件存储空间的管理，但不能实现文件名到物理地址的转换B.在多级目录结构中，对文件的访问是通过路径名和用户目录名进行的C.文件可以被划分成大小相等的若干物理块，且物理块大小也可以任意指定D.逻辑记录是对文件进行存取操作的基本单位2、在现代操作系统中，文件系统都有效地解决了重名（即允许不同用户的文件可以具有相同的文件名）问题。
系统是通过（）来实现这一功能的。
A.重名翻译结构B.建立索引表C.树形目录结构D.建立指针3、结构（Cobegin语句1：语句2 Coend）表示语句1和语句2并发执行。
代码如下：X：=0；Y：=0；CobeginBeginX：=1；Y：=Y+X；EndBeginY：=2；X：=X+3；EndCoend当这个程序执行完时，变量X和Y的值有可能为（）。
I.X=1，Y=2 II.X=1，Y=3 III.X=4，Y=6A.IB. I和IIC.II和IIID. I、II和III4、要实现两个进程互斥，设一个互斥信号量mutex.当mutex为0时，表示（）。
A.没有进程进入临界区B.有一个进程进入临界区C.有一个进程进入临界区，另外一个进程在等候D.两个进程都进入临界区5、一个正在访问临界资源的进程由于申请等待1/0操作而被中断时，它（）。
A.允许其他进程进入与该进程相关的临界区B.不允许其他进程进入临界区C.允许其他进程抢占处理器，但不能进入该进程的临界区D.不允许任何进程抢占处理器6、在请求分页系统中，页面分配策略与页面置换策略不能组合使用的是（）。
A.可变分配，全局置换B.可变分配，局部置换C.固定分配，全局置换D.固定分配，局部置换7、下列关于虚拟存储的叙述中，正确的是（）A.虚拟存储只能基于连续分配技术B.虚拟存储只能基于非连续分配技术C.虚拟存储容量只受外存容量的限制D.虚拟存储容量只受内存容量的限制8、假设4个作业到达系统的时刻和运行时间见表。
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数据队列 四个工作缓冲区： 收容输入缓冲区、提取输入 收容输出、提取输出缓冲区
虚拟存储器(1)
缓冲池
3、getbuf过程和putbuf过程
Procedure Getbuf(type) begin wait(rs(type)); wait(ms(type)); B(number):=Takebuf(type); signal(ms(type);
虚拟存储器(1)
“瓶颈”问题
存储器
通道1 通道2
控制器1 控制器2 控制器3
设备1 设备2 设备3 设备4 设备5 设备6
控制器4
单通路I/O系统
设备7
虚拟存储器(1)
解决“瓶颈”问题的方法-多路方式
存储器
通道1
控制器1
通道2
控制器2
设备1 设备2 设备3 设备4
多通路I/O系统
虚拟存储器(1)
数据 状态 控制
虚拟存储器(1)
5.1 .3 I/O 通道
根据信息交换方式的不同，通道可分成以下几种类型： ▪ 字节多路通道 ▪ 数组选择通道 ▪ 数组多路通道
注：“瓶颈”问题
虚拟存储器(1)
字节多路通道
其工作原理: 数据传送是按字节交叉方式工作。 1)有一个主通道。 2)含有多个子通道A、B、C…… 3)每子通道通过一控制器与一台中/低速的I/O设备相连，可同时 并行向主通道传数据。 4)各子通道以时间片轮转方式按字节交叉使用主通道。
务程序，唤醒进程，并返回被中断程序。 5）在以后该进程再被调度，从内存单元取出数据进行处理。 优点—CPU利用率进一步提高（并行度有所提高）。 缺点—数据传送方向、字节数、内存地址等需由CPU控制，且每一设备需
一台DMA控制器，设备增多时，不经济。
虚拟存储器(1)
4、通道控制方式
1）需数据的进程向CPU发出指令，CPU发启动指令指明I/O操作、设备号 和对应的通道。
设备。典型的有：磁盘机、磁带机、光盘机等。
虚拟存储器(1)
块设备 4）按信息交换的单位分类 字符设备 块设备：信息交换的基本单位为字符块，属于有结构设备， 块大小一般为512B---4KB，典型的有：磁盘、磁带等。 字符设备：信息交换的基本单位为字符，典型的有：键盘、 打印机和显示器等。 2、设备与控制器之间的接口 （P145 图5-1） 三种信号线
虚拟存储器(1)
3、DMA方式
1）需数据的进程向CPU发出指令,向DMA控制器写入数据存放的内存始址、 传送的字节数,并置中断位和启动位,启动I/O设备输入数据并允许中断。
2）该进程放弃处理机等待输入完成，处理机被其它进程占据。 3）DMA控制器采用挪用CPU周期，将一批数据写入内存中。 4）DMA控制器传送完数据后，向CPU发中断请求，CPU响应后转向中断服
5.1 .1 I/O 设备
1、 I/O设备的类型 系统设备
1）按设备的从属关系分类 用户设备 系统设备：在OS生成时就已登记在系统中的标准设备，
如键盘、显示器、打印机等。 用户设备：在OS生成时未登记在系统中的非标准设备，如
鼠标、绘图仪、扫描仪等。
虚拟存储器(1)
2）按使用方式/共享属性分类
独享设备 共享设备 虚拟设备
T
用户进程 C
操作系统
当C>T ：C+M即MAX（C，T）+M
当C<T ： MAX（C，T） 图5-12
虚拟存储器(1)
循环缓冲
在设备和处理机之间设置多个大小相等的缓冲区，这些缓 冲区构成环形，每一个缓冲区中含一指针指向下一个缓冲区， 最后一个指向第一个缓冲区，同时还含有2个用于输入/输出的 指针IN和OUT。
虚拟存储器(1)
1、程序直接控制方式
处理机对I/O的控制采用程序直接控制方式 。
工作原理：
主程序
控制设备状态的控制位
否
设备是否
1）command-ready
“准备就绪”
（等待命令）
2）Busy（忙）
传送数据
3）Error（错误）
继续主程序
特点：控制简单，但CPU的利用率低（串行），出现忙等待（循 环等待设备的I/O操作）--即轮询（Polling）问题-----I/O中断
5.1 .5 I/O 系统的结构
磁盘驱动器
打印机
CPU
存储器
磁盘 控制器
打印机 控制器
其它 控制器
微型机I/O系统结构---总线型
I/O通道1
控制器
设
备
计算机
控制器
I/O通道2
控制器
控制器
主机I/O系统—具有通道
虚拟存储器(1)
5.2 I/O 控制方式
常用的输入/输出控制方式：
1、程序控制方式 2、中断控制方式 3、直接存储器访问DMA方式 4、通道控制方式
寄存器：控制寄存器(存放命令及参数)、数据寄存器(存放数据)、状态寄存器 (记录设备状态).
虚拟存储器(1)
设备控制器的组成
CPU与控制器接口
数据线 地址线
数据 寄存器 控制、状态 寄存器
控制线
.
I/O逻辑
. .
控制器与设备接口
控制器 与设备 接口1
. . .
控制器 与设备 接口i
数据 状态 控制
虚拟存储器(1)
数组多路通道
数据传送仍是按数组方式工作。 工作原理（结合两者：并行+数组）
1)有一个主通道 2)含有多个子通道A、B、C…… 3)每子通道通过一控制器与一台高/中速的I/O设备相连， 可同时并行向主通道传数据。 4)各子通道以时间片轮转方式按数组方式使用主通道。 v 优点：可连多台高/中速设备；能分时并行操作，传输率较高。
特点：缓冲区数有多个；设备与处理机对缓冲区的操作可并 行，进一步提高了设备与处理机并行操作的程度。
虚拟存储器(1)
循环缓冲的组成
G6
Nexti
R
1
2R
G6
Nexti
R
1
2R
G5
3G
G5
3G
4
Nextg
4
current
G
G
Nextg
虚拟存储器(1)
循环缓冲
•缓冲区的使用 •Getbuf过程 •Releasebuf过程
虚拟存储器(1)
低速设备 3）按传输速率分类 中速设备
高速设备 低速设备：传输速率仅为每秒钟几个字节至数百个字节的设备。
典型的有：键盘、鼠标、语音的输入/输出等。 中速设备：传输速率仅为每秒钟数千个字节至数数万个字节的
设备。典型的有：打印机等。 高速设备：传输速率仅为每秒钟数百千个字节至数十兆字节的
独享/独占设备：在一段时间只允许一个用户进程访问的设备。 多数低速设备属此类，打印机就典型的独享设备。
共享设备：在一段时间只允许多个用户进程同时访问的设备。 磁盘就典型的共享设备。
虚拟设备：指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台逻辑 设备，供若干个用户进程同时使用，通常把这种经过虚拟技术 处理后的设备称为虚拟设备。
v 缓冲管理
v 设备分配
本章作业
v 设备处理
v 磁盘存储器管理
v *UNIX系统中的设备管理
虚拟存储器(1)
5.1 I/O 系统
I/O 系统的组成: I/O设备、设备控制器、 I/O通道*、总线及相应软件
I/O设备 设备控制器 I/O通道 I/O系统的总线系统 I/O系统的结构
虚拟存储器(1)
CPU利用率较高（并行度较高）。 缺点：通道价格较高。
虚拟存储器(1)
5.3 缓冲管理
1、提高处理机与I/O设备的并行工作的技术： １） 数据传送控制方式 ２） 缓冲技术
2、操作系统中，引入缓冲的主要原因 1）缓冲CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。 2）减少中断CPU的次数、 3）提高CPU与I/O设备的并行性
虚拟存储器(1)
双缓冲
在设备和处理机之间设置2个缓冲。设备与处理机交换数 据时，先把交换的数据写入缓冲区，然后需要数据的设备/处 理机再从缓冲区中取走数据。因缓冲区有2个，提高了设备与 处理机并行操作的程度，只有当两个均为空时，需数据的进程 才等待。
特点：缓冲区数有2个；设备与处理机对缓冲区的操作可并行， 提高了设备与处理机并行操作的程度。
虚拟存储器(1)
5.1 .2 设备控制器
v 设备控制器
是处于CPU与I/O设备之间的接口，接收CPU发来的命令，并控制I /O设 备工作，是一个可编址设备。
v 功能：接收和识别命令、实现数据交换、了解设备状态以及识别设备地址。
设备控制器的组成 n 设备控制器与处理机的接连多台中/低速设备；能分时并行操作。 缺点：传输率较低。
虚拟存储器(1)
虚拟存储器(1)
数组选择通道
数据传送是按成组方式进行工作，每次传输一批数据。主要用 于连接高速I/O设备。
1)有一个主通道 2)含有多个子通道A、B、C…… 3)每子通道通过一控制器与一台中/低速的I/O设备相连，在一段 时间内只能选择一个子通道程序执行。 优点：可连多台高速设备；传输率较高。 缺点：某子通道不传数据，而使主通道闲置，其它子通道也不能传数据。 所以通道的利用率很低。
•进程同步 •Nexti指针追赶上Nextg指针—输入进程阻塞 •Nextg指针追赶上Nexti指针—计算进程阻塞
虚拟存储器(1)
缓冲池
1、缓冲池：将系统内所有的缓冲区统一管理起来，就形成了 能用于输入/输出的缓冲池。缓冲池通常由若干大小相同的 缓冲区组成，是系统的公用资源，任何进程都可以申请使 用缓冲池 中的各个缓冲区。
虚拟存储器(1)