5存储管理
操作系统原理第5章 存储管理
• ⑶最佳适应算法
• 最佳适应算法的空闲链是按空闲区从小到大顺序排 列。为进程选择分区时总是寻找其大小最接近进程 所要求的存储区域。所谓“最佳”是指每次为进程 分配内存时，总是把能满足要求、又是最小的空闲 分区分配给进程，避免“大材小用”。
• 因为每次分配后所切割下来的剩余部分总是最小的， 这样将加速碎片的形成。
• ①如果被回收空闲分区没有空闲伙伴分区，那么保留该分区为一 个独立的空闲分区，否则执行②；
• ②合并回收分区及其伙伴分区，从而得到一个尺寸（2I+1）更大的 回收空闲分区，转移到①；
一个伙伴系统内存分配与回收的例子
• 伙伴系统克服了固定分区和动态分区存储管理技术的缺陷。但是伙伴 系统存在一个问题，即内存空间需要不断地进行分裂和合并，频繁的 伙伴分区合并操作会浪费很多时间。
• ③内存分配原则，以页帧为单位来分配内存，将进程若干个逻辑上连续的 页面装入若干个离散的页帧中，由页表提供进程的页号到存储空间帧号的 映射。
5.2.4伙伴系统
• 其实现原理如下： • 一个伙伴系统内存的用户可用空间为2U。进程申请存储空间时，
系统总是为其分配大小为2I的一个空闲分区。其中S≤I≤U，2S是系 统允许的最小分区尺寸。在实际操作系统中，最小分区尺寸一般 为212。 • 如果进程申请的存储空间大小为K，且2I-1<K≤2I，则将整个2I大小的 分区分配给该进程；否则，该分区被分割成两个大小相等的伙伴 分区，大小为2I-1；再判断K是否满足条件：2I-2<K≤2I-1，若满足条件， 则将两个伙伴中的任何一个分配给该进程。否则，将其中一个伙 伴又分成两个大小相等的伙伴分区；此过程一直继续进行，直到 产生的分区满足条件I-J≥S并2I-J-1<K≤2I-J，将2I-J大小的分区分配给该 进程；当I-J-1<S时，系统不再分割成两个大小相等的伙伴分区，将 2S大小的分区分配给该进程。 • 当进程执行完毕，释放一个尺寸为2I的分区时，系统用下面的算法 回收该分区。
LEC5-存储管理_2008
–把每个进程指定到足够容纳它的最小分区
–每个分区都需要维护一个调度队列 (12M ～ 16M之间
空闲)
–为所有进程只提供一个队列。当需要把一个进程装入
主存时，选择可以容纳该进程的最小可用分区。如果
所有的分区都已被占据，则必须进行交换。一般优先
考虑换出能保存新到进程的最小分区中的进程，或者
考虑一些诸如优先权之类的其他因素，也可以优先选
• 主存的利用率非常低。任何程序，即使很小，都需要 占据一个完整的分区。在图7.2所示的例子中，假设存 在一个长度小于2M的程序，当它被换入时，仍占据了 一个8M的分区。由于被装入的数据块小于分区大小， 从而导致分区内部有空间浪费，称为内部碎片。
15
Example of Fixed Partitioning
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Memory Management Requirements
• Physical Organization
– 主存与辅存之间信息流的组织 (由程序员负责不切实际)
• 可供程序和数据使用的主存可能不足。在这种情况下，程 序员必须采用覆盖技术(overlaying)来组织程序和数据。不 同的模块被指派到主存中的同一块区域，主程序员在需要 时换入或换出模块。即使有编译工具的帮助，覆盖技术的 实现仍然非常浪费程序员的时间。 在多道程序设计环境中， 程序员在编写代码时并不能知道可用空间的大小及位置。
6
Memory Management Requirements
• Protection
–每个进程都应该受到保护，以免被其他进程有意或无 意地干涉。因此，该进程以外的其他进程中的程序不 能未经授权地访问（进行读操作或写操作）该进程的 内存单元。在某种意义上，要满足重定位的需求增加 了满足保护需求的难度。
答案_实验五 存储管理(二)
实验五存储管理（二）学号：姓名：班级：实验目的：1. 了解虚拟存储器。
2. 掌握分页存储管理的原理，熟悉段式存储和段页式存储管理。
3. 掌握常用的页面置换算法。
实验内容：一、选择：1.可变分区方式常用的主存分配算法中，（C）总是找到能满足作业要求的最大空闲区分配A、最佳适应算法B、首次适应算法C、最坏适应算法D、循环首次适应算法2．下列（A ）存储方式不能实现虚拟存储器A、分区B、页式C、段式D、段页式3．操作系统处理缺页中断时，选择一种好的调度算法对主存和辅存中的信息进行高效调度尽可能地避免（D）A、碎片B、CPU空闲C、多重中断D、抖动4．分页式存储管理的主要特点是（C）A、要求处理缺页中断B、要求扩充主存容量C、不要求作业装入到主存的连续区域D、不要求作业全部同时装人主存5．LRU页面调度算法淘汰（B）的页A、最近最少使用B、最近最久未使用C、最先进入主存D、将来最久使用6．分区管理要求对每一个作业都分配（A）的主存单元A、地址连续B、若干地址不连续的C、若干连续的页D、若干不连续的帧7．在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是（A）A、节省主存空间B、物理上扩充主存容量C、提高CPU的效率D、实现主存共享8．分页虚拟存储管理中，缺页中断时，欲调度一页进入主存中，内存己无空闲块，如何决定淘汰已在主存的块时，（B）的选择是很重要的A、地址变换B、页面调度算法C、对换方式D、覆盖技术9．（D）存储管理兼顾了段式在逻辑上清晰和页式在存储管理上方便的优点A、分段B、分页C、可变分区方式D、段页式10．在固定分区分配中，每个分区的大小是（C）A、随作业长度变化B、相同C、可以不同但预先固定D、可以不同但根据作业长度固定11．下述（B）页面置换算法会产生Belady现象A、最佳置换算法B、先进先出算法C、LRU算法D、Clock算法12．在一个分页式存储管理系统中，页表的内容为：若页的大小为4KB，则地址转换机构将相对地址0转换成的物理地址是（A）。
操作系统原理-第五章存储管理习题
** 习题** 选择最合适的答案1．分页存储管理的存储保护是通过( )完成的.A.页表（页表寄存器）B.快表C.存储键D.索引动态重定2．把作业地址空间中使用的逻辑地址变成内存中物理地址称为（）。
A、加载B、重定位C、物理化D、逻辑化3．在可变分区存储管理中的紧凑技术可以（）。
A.集中空闲区B.增加主存容量C.缩短访问时间D.加速地址转换4．在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是( )。
A.减少程序占用的主存空间B.物理上扩充主存容量C.提高CPU效率D.代码在主存中共享5．存储管理方法中，( )中用户可采用覆盖技术。
A．单一连续区 B. 可变分区存储管理C．段式存储管理 D. 段页式存储管理6．把逻辑地址转换成物理地址称为（）。
A.地址分配B.地址映射C.地址保护D.地址越界7．在内存分配的“最佳适应法”中，空闲块是按（）。
A.始地址从小到大排序B.始地址从大到小排序C.块的大小从小到大排序D.块的大小从大到小排序8．下面最有可能使得高地址空间成为大的空闲区的分配算法是（）。
A.首次适应法B.最佳适应法C.最坏适应法D.循环首次适应法9．那么虚拟存储器最大实际容量可能是( ) 。
A.1024KB.1024MC.10GD.10G+1M10．用空白链记录内存空白块的主要缺点是（）。
A.链指针占用了大量的空间B.分配空间时可能需要一定的拉链时间C.不好实现“首次适应法”D.不好实现“最佳适应法”11．一般而言计算机中（）容量(个数)最多.** B.RAM C.CPU D.虚拟存储器12．分区管理和分页管理的主要区别是（）。
A.分区管理中的块比分页管理中的页要小B.分页管理有地址映射而分区管理没有C.分页管理有存储保护而分区管理没有D.分区管理要求一道程序存放在连续的空间内而分页管理没有这种要求。
13．静态重定位的时机是（）。
A.程序编译时B.程序链接时C.程序装入时D.程序运行时14．通常所说的“存储保护”的基本含义是（）A.防止存储器硬件受损B.防止程序在内存丢失C.防止程序间相互越界访问D.防止程序被人偷看15．能够装入内存任何位置的代码程序必须是( )。
操作系统学习资料-第五章 存储管理习题
第五章存储管理一. 选择最合适的答案1．分页存储管理的存储保护是通过( )完成的.A.页表（页表寄存器）B.快表C.存储键D.索引动态重定2．把作业地址空间中使用的逻辑地址变成内存中物理地址称为（）。
A、加载B、重定位C、物理化D、逻辑化3．在可变分区存储管理中的紧凑技术可以（）。
A.集中空闲区B.增加主存容量C.缩短访问时间D.加速地址转换4．在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是( )。
A.减少程序占用的主存空间B.物理上扩充主存容量C.提高CPU效率D.代码在主存中共享5．存储管理方法中，( )中用户可采用覆盖技术。
A．单一连续区 B. 可变分区存储管理C．段式存储管理 D. 段页式存储管理6．把逻辑地址转换成物理地址称为（）。
A.地址分配B.地址映射C.地址保护D.地址越界7．在内存分配的“最佳适应法”中，空闲块是按（）。
A.始地址从小到大排序B.始地址从大到小排序C.块的大小从小到大排序D.块的大小从大到小排序8．下面最有可能使得高地址空间成为大的空闲区的分配算法是（）。
A.首次适应法B.最佳适应法C.最坏适应法D.循环首次适应法9．硬盘容量1G，内存容量为1024k，那么虚拟存储器最大实际容量可能是( ) 。
A.1024KB.1024MC.10GD.10G+1M10．用空白链记录内存空白块的主要缺点是（）。
A.链指针占用了大量的空间B.分配空间时可能需要一定的拉链时间C.不好实现“首次适应法”D.不好实现“最佳适应法”11．一般而言计算机中（）容量(个数)最多.A.ROMB.RAMC.CPUD.虚拟存储器12．分区管理和分页管理的主要区别是（）。
A.分区管理中的块比分页管理中的页要小B.分页管理有地址映射而分区管理没有C.分页管理有存储保护而分区管理没有D.分区管理要求一道程序存放在连续的空间内而分页管理没有这种要求。
13．静态重定位的时机是（）。
A.程序编译时B.程序链接时C.程序装入时D.程序运行时14．通常所说的“存储保护”的基本含义是（）A.防止存储器硬件受损B.防止程序在内存丢失C.防止程序间相互越界访问D.防止程序被人偷看15．能够装入内存任何位置的代码程序必须是( )。
简述存储管理的五大功能
简述存储管理的五大功能存储管理是计算机系统中的重要组成部分，它负责对计算机的存储器进行有效的管理和优化。
存储管理的五大功能包括内存分配与回收、内存保护、内存扩充、虚拟内存和文件管理。
一、内存分配与回收内存分配与回收是存储管理的基本功能之一。
计算机系统中的内存是有限的资源，需要根据应用程序的需求动态分配内存空间。
当一个进程结束或者释放了内存空间，系统需要将这部分空间回收，以便其他进程使用。
内存分配与回收的目标是高效利用内存资源，避免内存碎片化，提高系统的性能。
二、内存保护内存保护是指通过硬件和软件手段保护系统的内存不被非法访问和破坏。
计算机系统中的内存被划分为多个区域，不同的进程或用户只能访问自己被分配的内存空间，不能越界访问其他区域。
内存保护的目标是保障系统的安全性和稳定性，防止恶意程序对内存进行破坏。
三、内存扩充内存扩充是指通过一定的技术手段扩大计算机系统的内存容量。
在传统的计算机系统中，内存的容量是有限的，无法满足大规模应用程序的需求。
为了解决这个问题，可以通过多道程序设计、虚拟内存等技术手段来扩大内存的容量，提高系统的并发处理能力和运行效率。
四、虚拟内存虚拟内存是一种将物理内存和磁盘空间结合起来使用的技术。
它可以将暂时不被使用的部分数据或程序从内存中转移到磁盘上，以释放内存空间，让更多的程序能够运行。
虚拟内存的优点是可以大大提高系统的可用内存空间，并且可以提高程序的运行效率。
五、文件管理文件管理是指对计算机系统中的文件进行管理和组织。
文件是计算机系统中存储数据的重要方式，它们被组织成一种层次结构，并按照一定的规则进行存储、访问和管理。
文件管理的功能包括文件的创建、读取、写入、删除等操作，以及文件的共享、保护和安全等方面的管理。
存储管理的五大功能包括内存分配与回收、内存保护、内存扩充、虚拟内存和文件管理。
这些功能的合理实现可以提高计算机系统的性能和稳定性，使其能够更好地满足用户的需求。
在今后的计算机系统设计中，存储管理的优化将继续是一个重要的研究方向，以进一步提高系统的性能和可用性。
5 存储于EEPROM管理
这里，我们对APM EEPROM存储接口进行讲解。
如有问题，可以交流30175224@。
新浪@WalkAnt，转载本博客文章，请注明出处，以便更大范围的交流，谢谢。
第六部分存储与EEPROM管理详细参考：/wiki/learning-ardupilot-storage-and-eeprom-manageme nt/用户参数、航点、集结点、地图数据以及其他有用的信息需要存储。
ArduPilot提供4个基本存储接口：1、AP_HAL::Storage对象：hal.storage；2、StorageManager库，是hal.storage更高级别的封装；3、DataFlash用于日志存储；4、Posix IO函数，是传统文件系统读写函数。
其他用于永久存储信息的函数库，都是基于以上4种实现。
例如：AP_Param library （用于处理用户可配置参数）是建立在StorageManager库之上的，而StorageManager 库则是基于AP_HAL::Storage之上。
AP_Terrain library（用于处理地形数据）则是建立在Posix IO functions之上，用于操作地形数据库。
1、AP_HAL::Storage libraryAP_HAL::Storage对象适用于所有ArduPilot硬件平台。
最小支持4096字节空间的存储，一些类似PX4v1的板子有8K EEPROM，Pixhawk有16K FRAM。
所有这些都封装在AP_HAL::Storage API中。
hal.storage API，非常简单，仅3个函数：1、init()，初始化存储系统；2、read_block()，读块数据；3、write_block()，写块数据。
之所以这么简单，是因为APM团队鼓励开发者使用StorageManager API，而不是hal.storage。
只有在代码移植或调试时，使用hal.storage会比较方便（原文：You shouldonly be delving into hal.storage when doing bringup of a new board, or when debugging.）。
操作系统第5章(存储器管理习题与解答)
第5章存储器管理习题与解答5.2 例题解析例5.2.1 为什么要引入逻辑地址？解引入逻辑地址有如下原因：(1) 物理地址的程序只有装入程序所规定的内存空间上才能正确执行，如果程序所规定内存空间不空闲或不存在，程序都无法执行；(2) 使用物理地址编程意味着由程序员分配内存空间，这在多道程序系统中，势必造成程序所占内存空间的相互冲突；(3) 在多道程序系统中，程序员门无法事先协商每个程序所应占的内存空间的位置，系统也无法保证程序执行时，它所需的内存空间都空闲。
(4) 基于上述原因，必须引入一个统一的、在编程时使用的地址，它能够在程序执行时根据所分配的内存空间将其转换为对应的物理地址，这个地址就是逻辑地址。
(5) 逻辑地址的引入为内存的共享、保护和扩充提供方便。
例5.2.2 静态重定位的特点有哪些？(1) 实现容易，无需增加硬件地址变换机构；(2) 一般要求为每个程序分配一个连续的存储区；(3) 在重定位过程中，装入内存的代码发生了改变；(4) 在程序执行期间不在发生地址的变换；(5) 在程序执行期间不能移动，且难以做到程序和数据的共享，其内存利用率低。
例5.2.3 动态重定位的特点有哪些？(1) 动态重定位的实现要依靠硬件地址变换机构，且存储管理的软件算法比较复杂；(2) 程序代码是按原样装入内存的，在重定位的过程中也不发生变化，重定位产生的物理地址存放在内存地址寄存器中，因此不会改变代码；(3) 同一代码中的同一逻辑地址，每执行一次都需要重位一次；(4) 只要改变基地址，就可以很容易地实现代码在内存中的移动；(5) 动态重定位可以将程序分配到不连续的存储区中；(6) 实现虚拟存储器需要动态重定位技术的支持；尽管动态重定位需要硬件支持，但他支持程序浮动，便于利用零散的内存空间，利于实现信息共享和虚拟存储，所以现代计算机大都采用动态重定位。
例5.2.4 装入时动态链接的优点有哪些？（1）便于软件版本的修改和更新在采用装入时动态链接方式时，要修改或更新各个目标模块，是件非常容易的事，但对于经静态链接以装配在一起的装入模块，如果要修改或更新其中的某个目标模块时，则要求重新打开装入模块，这不仅是低效的，而且对于普通用户是不可能的。
计算机操作系统5、存储管理
一、选择题1．存储器管理的主要功能是内存分配、地址映射、内存保护和( )。
A．内存扩充 B．外存扩充 C内存和外存扩充 D．地址保护2．把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程称作( )A．编译 B．连接 C．运行 D．重定位3．物理地址对应的是( )。
A．模块中的地址 B．内存中的地址 C．外存中的地址 D．数据的起始地址4．逻辑地址对应的是( )A．数据的起始地址 B．内存中的地址 C．模块中的地址 D．外存中的地址5．动态重定位是在( )时进行的重定位。
A．程序执行时 B．开机时 C．启动时 D．装入内存时6．静态重定位是在( )时进行的重定位。
A．程序执行时 B．开机时 C．启动时 D．装入内存时7．在目标程序装入内存时，一次性完成地址修改的方式是( )A 静态重定位 B．动态重定位 C．静态连接 D．动态连接8．下列关于缓冲技术描述正确的是( )A．以空间换取时间的技术 B．以时间换取空间的技术C．为了协调CPU与内存之间的速度 D．是为了提高外设的处理速度9．可变式分区管理的分配策略中，首次适应算法是按照 ( ) 顺序排列空闲区。
A．起始地址递减 B．起始地址任意C．起始地址递增 D．分区大小递增10．可变式分区又称为动态分区，它是在系统运行过程中，( )时动态建立的。
A．在作业装入 B．在作业创建 C．在作业完成 D．在作业未装入11．在可变分区存储管理中，将空闲区按照长度递增的顺序排列的分配算法是( )A．首次适应算法 B．最佳适应算法 C．最坏适应算法 D．循环首次适应算法12．可重定位分区分配中的碎片是( )A．磁盘的一小部分 B．外存的一小部分C．内存中容量小、无法利用的小分区 D．内存中的小分区13．在分页存储管理系统中，从页号到物理块号的地址映射是通过( )实现的。
A．段表 B．页表 C．PCB D．JCB14．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( )。
实验五存储管理实验报告
计算机与信息技术学院综合性实验报告一、实验目的通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式管理的页面置换算法。
二、实验仪器或设备微型计算机、Linux操作系统、dev C++三、总体设计1、通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。
其地址按下述原则生成：①50%的指令是顺序执行的；②25%的指令是均匀分布在前地址部分；③25%的指令是均匀分布在后地址部分；具体的实施方法是：A.在[0，319]的指令地址之间随机选取一起点M；B.顺序执行一条指令，即执行地址为M+1的指令；C.在前地址[0，M+1]中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为M’；D.顺序执行一条指令，其地址为M’+1；E.在后地址[M’+2，319]中随机选取一条指令并执行；F.重复A—E，直到执行320次指令。
2、指令序列变换成页地址流，设：①页面大小为1K；②用户内存容量为4页到32页；③用户虚存容量为32K。
在用户虚存中，按每页存放10条指令排列虚存地址，即320条指令在虚存中的存放方式为：第0条～第9条指令为第0页（对应虚存地址为[0，9]）；第10条～第19条指令为第1页（对应虚存地址为[10，19]）；…………第310条～第319条指令为第31页（对应虚存地址为[310，319]）；按以上方式，用户指令可组成32页。
3、计算并输出下述算法在不同内存容量下的命中率。
A. FIFO先进先出置换算法；B. LRU最近最久未使用置换算法；C. NUR最近未使用置换算法。
命中率=1-页面失效次数/页地址流长度在本实验中，页地址流长度为320，页面失效次数为每次访问相应指令时，该指令所对应的页不在内存的次数。
4、相关定义(1)数据结构○1页面类型typedef struct /*页面结构*/{int pn,pfn,time;}pl_type;其中pn为页面号，pfn为页帧号，time为访问时间○2页帧控制结构struct pfc_struct{ /*页帧控制结构*/int pn,pfn;struct pfc_struct *next;};typedef struct pfc_struct pfc_type;pfc_type pfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;其中pfc_type pfc[total_vp]定义用户进程虚页控制结构*freepf_head为空闲页帧头的指针*busypf_head为忙页帧头的指针*busypf_tail忙页帧尾的指针(2)函数定义void initialize(int):初始化函数void FIFO(int):计算使用FIFO算法时的命中率void LRU(int):计算使用LRU算法时的命中率void NRU(int):计算使用NRU算法时的命中率(3)变量定义int a[total_instruction]:指令流数组int diseffect:页面失效次数int page[total_instruction]:每条指令所属页面号int offset[total_instruction]:每页装入10条指令后取模运算得出的页内偏移地址int total_pf:用户进程的内存页面数四、实验步骤按照流程图编写代码、并上机调试运行程序代码：#include <stdlib.h>#include <stio.h>#define TRUE 1#define FALSE 0#define INVALID -1#define total_instruction 320 /*指令流长*/#define total_vp 32 /*虚页长*/typedef struct /*页面结构*/{int pn,pfn,time;}pl_type;pl_type pl[total_vp]; /*页帧结构数组*/struct pfc_struct{ /*页帧控制结构*/int pn,pfn;struct pfc_struct *next;};typedef struct pfc_struct pfc_type;pfc_type pfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;int diseffect,a[total_instruction];int page[total_instruction],offset[total_instruction];void initialize(int);void FIFO(int);void LRU(int);void NRU(int);int main( ){int s,i;/*由于每次运行时进程号不同，故可用来作为初始化随机数队列的“种子”*/ srand(10*getpid());s=(float)319*rand( )/RAND_MAX+1;for(i=0;i<total_instruction;i+=4) /*产生指令队列*/{a[i]=s; /*任选一指令访问点m*/a[i+1]=a[i]+1; /*顺序执行一条指令*/a[i+2]=(float)a[i]*rand( )/RAND_MAX; /*执行前地址指令m' */a[i+3]=a[i+2]+1; /*顺序执行一条指令*/s=(float)(318-a[i+2])*rand( )/RAND_MAX+a[i+2]+2;}for (i=0;i<total_instruction;i++) /*将指令序列变换成页地址流*/{page[i]=a[i]/10;offset[i]=a[i]%10;}for(i=4;i<=32;i++) /*用户内存工作区从4个页帧到32个页帧*/{printf("%2d page frames ",i);void FIFO(int);void LRU(int);void NRU(int);printf("\n");}}void initialize(int total_pf) /*初始化相关数据结构*/ {int i;diseffect=0;for(i=0;i<total_vp;i++){ pl[i].pn=i;pl[i].pfn=INVALID;pl[i].time=-1;}for(i=0;i<total_pf-1;i++){ pfc[i].next=&pfc[i+1];pfc[i].pfn=i;} /*建立pfc[i-1]和pfc[i]之间的链接*/pfc[total_pf-1].next=NULL;pfc[total_pf-1].pfn=total_pf-1;freepf_head=&pfc[0]; /*空页面队列的头指针为pfc[0]*/ }void FIFO(int total_pf) /*先进先出算法*/int total_pf; /* 用户进程的内存页面数 */ { int i,j;pfc_type *p, *t;initialize(total_pf); /* 初始化相关页面控制用数据结构*/ busypf_head=busypf_tail=NULL: /* 忙页面队列头,队列尾链接 */for(i=0;i=total_instruction;i++){ if(p1[page[i]].pfn= =INVALID） /* 页面失效 */{ disaffect+=1； /* 失效次数 */if（freep_headf= =NULL） /* 无空闲页面 */{ p=busypf_head->next;p1[busypf_head->pn].pfn=INVALID;freepf_head=busypf_head; /*释放忙页面队列中的第一个页面*/ freepf_head->next=NULL:busypf_head=p;}p=freepf_head->next; /* 按FIFO方式调新页面入内存页面 */ freepf_head->next=NULL:freepf_head->pn=page[i];p1[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;if(busypf_tail= =NULL)busypf_head=busypf_tail=freepf_head;else{ busypf_tail->next=freepf_head;busypf_tail=freepf_head;}freepf_head=p;}}printf(“FIFO:%6.4f”,1-(float)disaffect/320);}void LRU (int total_pf) /*最近最久未使用算法*/int total_pf;{ int min,minj,i,j,present_time;initialize(total_pf);present_time=0;for(i=0;i<total_instruction;i++){ if(p1[page[i]].pfn= =INVALID) /* 页面失效 */ { disaffect++;if(freepf_head= =NULL) /* 无空闲页面 */ { min=32767;for(j=0;j<total_vp;j++)if(min>p1[j].time&&p1[j].pfn !=INVALID){ min=p1[j].time;minj=j;}freepf_head=&pfc[p1[minj].pfn];p1[minj].pfn=INVALID;p1[min].time=-1;freepf_head->next=NULL;}p1[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;p1[page[i]].time=present_time;freepf_head=freepf_head->next;}elsep1[page[i]].time=present_time;present_time++;}printf(“LRU:%6.4f”,1-(flaot)disaffect/320);}void NRU(int total_pf) /*最近未使用置换算法*/ int total_pf;{ int i,j,dp,cont_flag,old_dp;pfc_type *t;initialize(total_pf);dp=0;for(i=0;i<total_instruction;i++){ if(p1[page[i]].pfn= =INVALID) /* 页面失效 */ { diseffect++;if(freepf_head= =NULL) /* 无空闲页面 */ { cont_flag=TRUE;old_dp=dp;while(cont_flag)if(p1[dp].counter= =0 && p1[dp].pfn!=INVALID)cont_flag=FLASE;else{ dp++;if(dp= =total_vp)dp=0;if(dp= =old_dp)for(j=0;j<total_vp;j++)p1[j].counter=0;}freepf_head=&pfc[p1[dp].pfn];p1[dp].pfn=INVALID;freepf_head->next=NULL:}p1[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;freepf_head=freepf_head->next;}elsep1[page[i]].counter=1;if(i%clear_period= =0)for(j=0;j<total_vp;j++)p1[j].counter=0;}printf(“NUR:%6.4f”,1-(float)disaffect/320);}void OPT(total_pf)int total_pf;{ int i,j,max,maxpage,d,dist[total_vp];pfc_type *t;initialize(total_pf);for(i=0;i<total_instruction;i++){ if(p1[page[i]].pfn= =INVALID){ diseffect++;if(freepf_head= =NULL){ for(j=0;j<total_vp;j++)if(p1[j].pfn !=INVALID)dist[j]=32767;elsedist[j]=0;d=1;for(j=i+1;j<total_instruction;j++){ if(p1[page[j]].pfn!=INVALID)dist[page[j]]=d;d++;}max=-1;for(j=0;j<total_vp;j++)if(max<dist[j]){ max=dist[j];maxpage=j;}freepf_head=&pfc[p1[maxpage].pfn];freepf_head->next=NULL;p1[maxpage].pfn=INVALID;}p1[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;freepf_head=freepf_head->next;}}printf(“OPT:%6.4f”,1-(float)disaffect/320);}显示结果：4 page frames FIFO:0.4969 LRU:0.5000 NUR:0.50005 page frames FIFO:0.5188 LRU:0.5125 NUR:0.50626 page frames FIFO:0.5281 LRU:0.5188 NUR:0.53447 page frames FIFO:0.5406 LRU:0.5500 NUR:0.55628 page frames FIFO:0.5500 LRU:0.5719 NUR:0.55319 page frames FIFO:0.5625 LRU:0.5812 NUR:0.578110 page frames FIFO:0.5844 LRU:0.5969 NUR:0.596911 page frames FIFO:0.5938 LRU:0.6094 NUR:0.625012 page frames FIFO:0.6156 LRU:0.6281 NUR:0.659413 page frames FIFO:0.6375 LRU:0.6344 NUR:0.650014 page frames FIFO:0.6844 LRU:0.6625 NUR:0.650015 page frames FIFO:0.6844 LRU:0.6812 NUR:0.687516 page frames FIFO:0.7062 LRU:0.7062 NUR:0.709417 page frames FIFO:0.7094 LRU:0.7125 NUR:0.725018 page frames FIFO:0.7188 LRU:0.7281 NUR:0.734419 page frames FIFO:0.7281 LRU:0.7531 NUR:0.753120 page frames FIFO:0.7281 LRU:0.7656 NUR:0.759421 page frames FIFO:0.7812 LRU:0.7781 NUR:0.790622 page frames FIFO:0.7875 LRU:0.7937 NUR:0.812523 page frames FIFO:0.7960 LRU:0.8094 NUR:0.818724 page frames FIFO:0.8000 LRU:0.8219 NUR:0.821925 page frames FIFO:0.8344 LRU:0.8312 NUR:0.834426 page frames FIFO:0.8625 LRU:0.8438 NUR:0.859427 page frames FIFO:0.8625 LRU:0.8652 NUR:0.878128 page frames FIFO:0.8750 LRU:0.8656 NUR:0.881229 page frames FIFO:0.8844 LRU:0.8781 NUR:0.881230 page frames FIFO:0.8875 LRU:0.8875 NUR:0.890631 page frames FIFO:0.8875 LRU:0.8906 NUR:0.900032 page frames FIFO:0.9000 LRU:0.9000 NUR:0.9000五、结果分析与总结从上述结果可知，当内存页面数较少（4~5页面）时，5种算法的命中率差别不大，都是50%左右。
第5章 存储管理3-分段+段页+局部原理
假定一个多用户系统可容纳40个用户，某应用 程序包括160KB的TextEditor代码区和40KB 的数据区(共200K)，则需8M内存支持；若代 码是可重入的(Reentrant)，则代码 区 可 共 享 ， 因 而 其 所 需 内 存 空 间 为 1760KB (=160+40x40)。
程序链接方式： 链接程序的功能是将经过编译或汇编后所得到的一组 目标模块以及它们所需要的库函数，装配成一个完整 的装入模块。实现连接的方法有三种： 1.静态链接方式(Static Linking) 2.装入时动态链接(Load time Dynamic Linking) 3.运行时动态链接(Run-time Dynamic Linking)
在进行地址转换时，系统将逻辑地址中的段号与段表长度进行 比较，若段号超过段表长度，表示超界，产生越界中断；若未 越界，根据段表起始地址和段号计算出该段对应段表项的位置 ，读出该段在内存的起始地址，然后再检查段内地址是否超过 该段的段长，若超过则同样发出越界中断信号；若未越界，则 将该段在内存的起始地址与段内位移相加，从而得到要访问的 物理地址。
段号 0 1 2 3 4
段的长度 660 14 100 580 96
内存起始地址 219 3330 90 1237 1952
5.5.2 段式管理的实现原理
4.段的共享与保护 段式存在管理可以方便地实现内存信息共享和进行有 效的内存保护，因为段是按逻辑意义划分，且可按段 名访问。
操作系统原理第五章 存储管理习题
5.3 习题5.3.1选择最合适的答案1．分页存储管理的存储保护是通过( )完成的.A.页表（页表寄存器）B.快表C.存储键D.索引动态重定2．把作业地址空间中使用的逻辑地址变成内存中物理地址称为（）。
A、加载B、重定位C、物理化D、逻辑化3．在可变分区存储管理中的紧凑技术可以（）。
A.集中空闲区B.增加主存容量C.缩短访问时间D.加速地址转换4．在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是( )。
A.减少程序占用的主存空间B.物理上扩充主存容量C.提高CPU效率D.代码在主存中共享5．存储管理方法中，( )中用户可采用覆盖技术。
A．单一连续区 B. 可变分区存储管理C．段式存储管理 D. 段页式存储管理6．把逻辑地址转换成物理地址称为（）。
A.地址分配B.地址映射C.地址保护D.地址越界7．在内存分配的“最佳适应法”中，空闲块是按（）。
A.始地址从小到大排序B.始地址从大到小排序C.块的大小从小到大排序D.块的大小从大到小排序8．下面最有可能使得高地址空间成为大的空闲区的分配算法是（）。
A.首次适应法B.最佳适应法C.最坏适应法D.循环首次适应法9．硬盘容量1G，内存容量为1024k，那么虚拟存储器最大实际容量可能是( ) 。
A.1024KB.1024MC.10GD.10G+1M10．用空白链记录内存空白块的主要缺点是（）。
A.链指针占用了大量的空间B.分配空间时可能需要一定的拉链时间C.不好实现“首次适应法”D.不好实现“最佳适应法”11．一般而言计算机中（）容量(个数)最多.A.ROMB.RAMC.CPUD.虚拟存储器12．分区管理和分页管理的主要区别是（）。
A.分区管理中的块比分页管理中的页要小B.分页管理有地址映射而分区管理没有C.分页管理有存储保护而分区管理没有D.分区管理要求一道程序存放在连续的空间内而分页管理没有这种要求。
13．静态重定位的时机是（）。
A.程序编译时B.程序链接时C.程序装入时D.程序运行时14．通常所说的“存储保护”的基本含义是（）A.防止存储器硬件受损B.防止程序在内存丢失C.防止程序间相互越界访问D.防止程序被人偷看15．能够装入内存任何位置的代码程序必须是( )。
第5章 存 储 管 理习题答案
第5章存储管理(1) 存储管理的任务和功能是什么？解：存储管理的主要任务是：1.支持多道程序的并发执行，使多道程序能共享存储资源，在互不干扰的环境中并发执行。
2.方便用户，使用户减少甚至摆脱对存储器的管理，使用户从存储器的分配、保护和共享等繁琐事物中解脱出来。
3.提高存储器的利用率和系统吞吐量。
4.从逻辑上扩充内存空间，支持大程序能在小的内存空间运行或允许更多的进程并发执行。
为了完成上述任务，现代操作系统的存储管理应具有以下功能：1. 存储空间的分配和回收。
2. 地址转换，实现逻辑地址到物理地址的映射。
3. 主存空间的共享。
4. 主存空间的保护。
5. 主存储空间的扩充。
6. 对换，对换的主要任务是实现在内存和外存之间的全部或部分进程的对换，即将内存中处于阻塞状态的进程调换到外存上，而将外存上处于就绪状态的进程换入内存。
对换的目的主要是为了提高内存利用率，提高系统的吞吐量。
(2) 为什么要配置层次式存储器？解：为了解决CPU和存储器之间速度上的不匹配，在现代计算机系统中，存储系统通常采用层次结构，存储层次可粗略分为三级：最高层为CPU寄存器，中间为主存，最底层是辅存。
根据具体功能还可以细分为寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘缓存、辅存储设备(固定磁盘、可移动存储介质)5层。
一个文件的数据可能出现在存储系统的不同层次中，例如，一个文件数据通常被存储在辅存中(如硬盘)，当其需要运行或被访问时，就必须调入主存，也可以暂时存放在主存的磁盘高速缓存中。
大容量的辅存常常使用磁盘，磁盘数据经常备份在可移动磁盘或者光盘上，以防止硬盘故障时丢失数据。
(3) 什么是逻辑地址？什么是物理地址？为什么要进行二者的转换工作？解：逻辑地址是应用程序中使用的访存地址，有时也称为相对地址，由逻辑地址构成的地址空间称为逻辑空间。
每个应用程序的逻辑地址空间都是从零号地址码开始的。
物理地址是内存储器的实际存储单元地址，有时也称为绝对地址，由物理地址构成的地址空间称为物理空间。
操作系统原理第5章
第5章 存储管理
• 第二机会算法——Second-Chance Algorithm
分区的分配与回收
1. 固定分区的分配与回收 2. 动态分区的分配与回收 存储分配算法
首次适应算法——first fit algorithm 最佳适应算法——best fit algorithm 最差适应算法——worst fit algorithm 循环首次适应算法——Circular first fit algorithm 3. 动态分区的回收与拼接 4. 几种分配算法的比较
111100033333222
****
******
缺页率=12/17=70.6%
**
• Four Page Frames
70120304230321201
77777333333333222
0000004444444444
111111110000000
22222222221111
****
*
*
*
**
缺页率=9/17=52.9%
(NUR——Not Used Recently或者NRU——Not Recently Used)
引用位(1bit)
附加位(8bit)
若某页的移位寄存器的值为00000000，则该页在8个时间间 隔内没有被使用过。若某页的移位寄存器的值为11111111，则 该页在每个时间间隔内至少使用过1次。
若页A的移位寄存器的值为11000100，页B的移位寄存器的 值为01110111，则淘汰页B。
22
第5章 存储管理
First–In–First–Out (FIFO) Algorithm
• Three Page Frames
123412512345
计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第5章new存储管理
（4）重定位及存储保护
重定位过程，其步骤概括如下： 1)页号p和页内地址w 2)存储保护 3)利用页表得到块号 4)形成物理地址
分页重定位
例子 在某静态分页存储管理中，已知内存共的32块， 块长度为4K，当前位示图如图5-22所示，进程 P的虚拟地址空间大小为50000。 (1)进程P共有几页？
3.主要特点
能够支持多道程序设计 并发执行的进程数受分区个数的限制 程序大小受分区长度的限制 存在“碎片”
减少碎片
四、可变分区存储管理 1.基本思想
用户区作为空闲区，根据程序实际需求量，分 配空间，并可回收使用后的空间。
2.实现关键
（1）数据结构设计
可用表 空闲区链表
请求表 struct FreeNode { long start； long length； struct FreeNode *next； 针 //分区的起始地址 //分区的长度 //向下指针
4.虚拟存储器思想 （1）虚拟存储器要解决的主要技术有：理论基 础、调入策略和置换算法 （2）理论基础--程序的局部性原理
在程序运行过程的一个较小时间范围内，只需要 一小部分的程序信息，其他部分暂时不需要；而 且在程序的一次执行过程，程序的所有指令和数 据并没有相同的访问概率，有一部分指令和数据 经常被访问，有一部分指令和数据很少被访问， 甚至存在部分指令和数据根本没有被访问。 程序的局部性原理又分为时间局部性和空间局部 性
假定，在位示图中的一个位用bitmap[i,j]表示，其中i 称为字 号，表示第i行即第i个字；j称为位号，表示在第i个字中的第j 位，这里规定从低位开始计算。如果位示图中的第i个字记为 bitmap[i]，那么 bitmap[i,j]=(bitmap[i] >>j )&1
5.文件存储空间管理的方法
5.文件存储空间管理的方法1. 分区式管理：将文件存储空间划分为多个固定大小的分区，每个分区用于存储不同类型的文件。
这种管理方法可以提高文件访问的效率，但需要提前规划好分区的大小和类型。
2. 连续分配：将文件存储空间划分为连续的磁盘块，一个文件的所有磁盘块按照顺序连续存储。
这种管理方法简单直观，但会产生外部碎片，导致存储空间的利用率降低。
3. 链接分配：将文件存储空间划分为若干个独立的簇或块，每个文件由不连续的簇或块链接起来。
这种管理方法能够有效地利用存储空间，但会导致访问文件时的随机访问时间增加。
4. 索引分配：为每个文件维护一个索引表，记录文件的磁盘块号或簇号。
通过索引可以快速定位并访问文件的磁盘块。
这种管理方法适用于大文件的存储，但索引表的大小会占用额外的存储空间。
5. FAT（文件分配表）分配：使用文件分配表来管理文件存储空间，记录每个磁盘块的使用情况和下一个磁盘块的位置。
这种管理方法较为简单和高效，但在大规模文件存储上的性能较差。
6. i节点分配：每个文件都有一个唯一的i节点，用于存储文件的元数据和磁盘块指针。
这种管理方法能够快速定位和访问文件，但需要额外的存储空间用于存储i节点。
7. 混合分配：将多种文件存储空间管理方法结合起来，根据文件的类型、大小等特征选择最合适的管理方法。
这种管理方法可以根据实际需求进行灵活调整，提高存储空间的利用率和访问效率。
8. 压缩存储：使用压缩算法对文件进行压缩，减小文件占用的存储空间。
这种管理方法能够提高存储空间的利用率，但在访问文件时需要进行解压操作，会增加访问文件的时间开销。
9. 增量存储：只存储文件的增量部分，而不是整个文件。
这种管理方法适用于频繁修改的文件，能够减小存储空间的占用，但会增加访问文件的复杂性。
10. RAID（磁盘阵列）存储：将多个磁盘组合成逻辑上的一个大容量磁盘，通过数据分割、冗余存储等技术提高数据的可靠性和性能。
这种管理方法适用于大规模存储系统，可以提供高效、可靠的文件存储空间管理。
软件性能优化的存储管理技巧(五)
软件性能优化的存储管理技巧在如今信息爆炸的时代，软件性能优化成为了开发者们亟待解决的问题之一。
其中一个关键的方面就是存储管理技巧。
通过合理的存储管理，可以提高软件的运行效率，减少资源消耗，提升用户体验。
本文将探讨一些软件性能优化的存储管理技巧。
1. 数据压缩数据压缩是一种常见的存储管理技巧，通过减少数据的存储空间，可以降低存储设备的负载以及网络带宽的占用。
在软件开发中，选择高效的压缩算法是至关重要的。
例如，常用的压缩算法有LZ77、LZ78、Huffman等。
开发者可以根据实际需求选择适合的压缩算法，来降低数据储存的空间占用。
2. 数据分区对于大型软件系统来说，数据分区是一种重要的存储管理技巧。
通过将数据分为不同的区域，可以实现数据的分类存储，提高数据的读取和写入速度。
其中一种常见的数据分区方式是按热度进行划分。
热数据指的是经常被访问的数据，而冷数据则是很少被访问的数据。
通过将热数据存储在更快速的存储介质上，如固态硬盘（SSD），而将冷数据存储在更便宜的介质上，如磁盘阵列（RAID）中，可以提高系统的整体性能。
3. 数据预取数据预取是一种通过提前获取数据来减少等待时间的技巧。
当一个软件系统需要大量的数据时，传统的读取方式往往是等到需要使用数据时再去读取。
这种方式会导致大量的等待时间。
而数据预取可以在需要使用数据之前就将其加载到内存中，减少了等待时间。
例如，可以利用缓存技术将常用的数据事先加载到缓存中，从而加快数据访问速度，提高系统性能。
4. 冗余数据清理冗余数据是指在软件系统中存在的但没有实际用途的数据。
清理冗余数据不仅可以释放存储空间，还可以提高系统的读写速度。
在开发过程中，需要定期检测并清理冗余数据。
例如，可以使用脚本或程序定期扫描数据库，删除无效的或过期的数据。
5. 内存管理合理利用内存空间也是一种重要的存储管理技巧。
当软件系统中的内存使用过高时，会导致系统变慢甚至崩溃。
因此，开发者应该遵循一些内存管理的原则，如最大化地复用内存、限制内存的使用量等。
简述存储管理的功能
简述存储管理的功能
存储管理是一种用于管理存储设备和存储环境的工具，用于管理
和控制组织中的存储，以确保最大限度地利用系统的可用存储资源。
它的功能有：
1. 存储空间的有效管理。
存储管理系统可以对组织存储空间进
行有效的管理，充分利用系统可用的存储设备，避免存储空间的浪费。
2. 缓存的更新管理。
缓存是存储管理的一个重要部分，存储管
理系统可以根据实际需求对缓存进行有效管理，从而提高系统的性能。
3. 资源共享管理。
存储管理系统可以有效地分级管理各种媒体，以实现不同用户对资源的共享，提高系统的可用性。
4. 故障恢复管理。
存储管理系统可以自动实施灾难恢复，系统
可以根据实际情况调整恢复策略，以确保系统的稳定运行。
5. 安全管理。
存储管理系统可以通过安全控制、权限管理等技
术手段，有效地控制用户对存储资源的访问，避免数据泄露和破坏。
存储管理能够帮助组织优化存储使用，有效提高系统性能，维护
整个系统的稳定运行，同时也保护存储资源的安全性，实现有效的自
动化管理。
只有当存储管理得当时，组织才能充分利用存储资源，达
到最佳的运行状态。
简述存储管理的五大功能
简述存储管理的五大功能
1．文件管理：主要用于管理文件和目录，提供文件的读写服务。
文件系统通常采用层次结构来组织文件和目录，可以实现快速查找和访问文件。
2．数据备份和恢复：存储管理可以支持组织的数据备份和恢复。
这可以帮助组织在发生故障时快速还原原始数据，从而保证数据的完整性和可靠性。
3．存储设备管理：它可以跟踪存储设备上的数据，并根据使用情况对存储设备进行管理和控制，还可以根据需要添加新的存储设备或更换旧的存储设备，以提高存储空间的有效利用率。
4．数据迁移：存储管理可以支持企业的数据迁移。
这可以帮助组织快速、安全地将数据迁移到新的存储设备上。
5．内存管理：操作系统的存储管理功能实质上是对存储“空间”的管理，主要指对主存的管理。
这些功能可以大大提高计算机系统的整体性能和可用性，帮助组织有效地管理和控制存储设备，从而提高存储效率和降低数据存储成本。
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运行时间
10s 5s 20s 8s
5
0 OS 40 J5 J1
50KB
15s
256
J4J2
J3
21
（1）分配存储空间
假设F 是空闲块集合; size(k)为块k的大小; size(v) 为用户所需空间，则分配算法可表示为： 1. 如果所有属于F 的k，均有size(k)<size(v),则失 败。 2. 否则按某一策略选出k，使得 size(k)>size(v) 3. F = F – {k}; 4. 如果size(k)-size(v)＜ε，则 将k分给用户。 5. 否则将k分成k1,k2，其中 size(k1)=size(v)，F = F + {k2}
上界寄存器 CPU 下界寄存器
地址A
>
T
F F
<
T
主存
程序性异常
14
2.基址寄存器、长度寄存器和动态地址转换 机构。
两个概念：
基址寄存器 长度寄存器
操作系统
基址
长 度
偏位 移移 量量 或
15
2.基址寄存器、长度寄存器和动态地址转 换机构。
长度寄存器
CPU 地址A < F 程序性中断
基地址寄存器 T
5.1.3
多道连续可变划分法
特点：多道、连续、但不固定划分内存。 一、管理方法
系统设置一个张表，用于登记用户区
域中未占用的空闲块。作业到达后，即可在空 闲块中分配空间。
20
举例：假设任一时间段内，内存中每一作 业获得CPU时间相等。
作业到来次序
1 2 3 4
所需存储量
60KB 100KB 30KB 70KB
特点：作业(进程)分成页面，内存也划分成页 面，将作业(进程)页面不连续地分布到内存页 面。
一、空间安排
• 用户进程空间(地址)叫逻辑空间(地址); • 内存空间(地址)叫物理空间(地址); • 用相同长度为单位对逻辑空间等分出的每个区 域叫页， • 对物理空间等分出的区域叫页帧， • 辅存所划出的每个区域叫块。
基本思想：将处于等待状态(等I/O)或就 绪(等CPU)状态的进程从主存换出到辅存， 把将要执行的进程移入主存。
两个概念：换出，换入。
9
函数Sched流 程图
按换入算法在外存查找换入 进程 N 查到吗？ Y 调用swapin(p) 函数换入进程 Y 设置runout
换入成功？
N 按换出算法 寻找可换出 进程
两相邻区 都不为空 闲区
合并上下相邻区 和回收区，即修 改相应参数，删 除相应表项和指 针。
回收区与上相邻 区合并，即修改 相应参数。
直接插入 该回收区
回收结束
28
内存表
6K
分配资源
作业空间 内存表
4K
2K
4K
释放资源 2K
内存表
4K
合并
内存表
6K
29
二、可用空间管理 （1）数组，数组项=用户空间总量/基本 分配单位。
p = INT [线性逻辑地址A / 页面大小L] d = 线性逻辑地址A – p×页面大小L
0 1 2 3 4
36
页 号
例 1 、设虚地址为 8305 ，每页为 1KB ，求页号和 页内地址。
解：设线性逻辑地址(虚地址）为A A ＝ 8305 L＝1024
页号P = INT[A/L]=[8305/1024]=8 页内地址d = A-P*L=8305-8*1024=113
E(10k)
10k
覆盖段编号用(i, j)表征
E覆盖D
i指覆盖段号
j覆盖段中的覆盖号
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注意： (i) 每次仅放入作业的一个部分 (ii) 覆盖结构需由程序员事先确定 (iii)可与其内存分配方法结合使用
缺点：
对用户不透明，增加了用户负担。
8
三、交换(Swapping)
引入原因：采用时间片轮转法或可剥夺调 度
12
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5.1.2
多道固定划分法
特点：任一时刻内存可有多道作业，每道 作业连续存放于内存。
一、管理方法
操作系统
将用户内存空 间分成长度固定 的若干块。
U1
用 户 空 间
...
Un
13
地址访问保护有两种方式：
1.上下界寄存器和地址检查机构。
当作业被调度运行时，作业在内存中的上下界地 址送上下界寄存器，每次内存访问时，地址检查 机构作越界检查。作业程序须是绝对地址或静态 可浮动的。
41
(四)联想存储器(高速存储体)
页面大小为2k的缺点：
要查表，两次访问主存，使程序速度下降一半。
解决办法：联想存储器(快速存储器) 联想存储器：一种高速存储体，每一项由两步分 组成：关键字和值；还有一个比较装置。 具体方法：当信息到达后，与关键字进行比较， 匹配成功则输出该项值，否则输出一个特殊符号 表示匹配不成功。
n+M~nG
2
研究三方面的问题： • 取（fetch） 请调、预调
•
•
放（placement）
连续、不连续
替换（replacement）
3
5.1
连续空间分配
特点：易理解，访问率高，空间利用率低。
5.1.1
单道连续分配
特点：任一时刻内存只有一道作业，该作业连 续存放于内存中。
一、管理方法
内存空间安排 界地址寄存器
操作系统 固定区(4k) 覆盖区0(6k) 覆盖区1(10k) B(6k) F(8k) C(4k) D(6k) E(10k)
6
A(4k)
(0,0)
(0,1)
操作系统
B
(1,0) (1,1)
C
(1,2)
操作系统 A(4k)
4k
A(4k) C(4k) D(6k)
4k 6k
6k
D
C(4k)
F
D
E
10k
E
+ 主存
16
二、作业调度
多 队 列 法
...
... ...
3k
4k
1k
5k
2k
6k 8k
OS 4k 6k
7k 10k 11k
12k
OS
单 队 列 法
4k ... 7k 3k 4k 5k 6k
12k
17
三、存储碎片
存储碎片：未得到利用的空间，有两种类型： 1)内部碎片：内存某存储区间大于其存放作 业空间的部分 2)外部碎片：内存某存储区间容不下要运行
32
分配：初始时，所有页帧都在空闲队列中，当 用户进程被创建时，系统按需要量从空闲队列 获得相应量的页帧。
页帧
分配
进程页 回收：
页帧
进程页 释放
33
二、动态地址转换机构
因页式方法中逻辑地址与物理地址之间失去自 然联系，故要通过页表，并由硬件动态地址转 换机构将逻辑地址映射成物理地址才能正确访 存。
24
先后申请7.5k，4k
指针
a b c d e f
7k
首次满足法: c,a a 3k
3k
10k
8k
20k
5k
b 3k
c 2.5k
d 8k
e 20k
f 5k
25
指针 a 7k 最佳: b 3k d,f f 5k
先后申请7.5k，4k
b 3k a 7k c 10k d 8k d 8k c 10k e 20k e 20k f 5k
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(三)页面大小的考虑
一般方法：
逻辑地址 LA
P=LA/页面大小，d=LA-P*页面大小
页表始地
+ f
f *页面大小
+
物理 地址 PA
39
页面大小的选择：
将页面大小取成2的k次幂(k是正整数),获取p和d 的除法或乘法只要通过位移实现。 页面大小为2的k次幂的地址转换原理如下：
n k-1 0
42
转换原理: 将页表存入联想存储器的地址，页号设为关 键字，页帧号为值，其转换原理如下：
n P
P1 f1
k-1 d
0
P2 ... P ... Pm
f2 ... f ... fm
n f
k-1 d
0
关键字 值
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优点：访问时间短，接近一次访问主存的时间 缺点：昂贵； 解决办法：只放一部分页表项； 转换过程为：
0 a a+1
操作系统
用户程序
n
4
越界检查机构：用户程序每访问一次主存， 越界检查机构将访问的地址与界地址寄存 器中的值比较。若越界，则终止其执行。
界地址寄存器 地址A A＞a false 终止程序运行
5
true 主存
cpu
二、覆盖（overlay）
引入原因：因内存小于作业的程序空间。 基本思想：将用户空间划分成一个固定区和多个 覆盖区。主程序放固定区，依次调用的子程序则 放在同一个覆盖区。操作系统提供覆盖系统调用 函数，由用户编程时考虑调用。
2×(8+103×20KB/250000)=179ms
交换时机：
在进行I/O活动时不能进行交换，但如果开辟了 I/O缓冲区就例外
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覆盖与交换的区别:
覆盖由用户解决空间不足，要求用户给 出程序段之间的逻辑覆盖结构。
交换由系统解决空间不足。 交换发生在进程或作业之间，而覆盖发 生在同一进程或作业内，且只能覆盖那 些与覆盖段无关的程序段。
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例2：设虚地址为(357101)8 ，每页为128，求页号 和页内地址。 解： 128＝27
(逻辑地址的低7位为页内位移)