04第四章 内存管理
《操作系统》第4章教材习题解答
第4章存储管理“练习与思考”解答1．基本概念和术语逻辑地址、物理地址、逻辑地址空间、内存空间、重定位、静态重定位、动态重定位、碎片、碎片紧缩、虚拟存储器、快表、页面抖动用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址，这种地址称为相对地址或逻辑地址。
内存中各物理存储单元的地址是从统一的基地址开始顺序编址的，这种地址称为绝对地址或物理地址。
由程序中逻辑地址组成的地址范围叫做逻辑地址空间，或简称为地址空间。
由内存中一系列存储单元所限定的地址范围称作内存空间，也称物理空间或绝对空间。
程序和数据装入内存时，需对目标程序中的地址进行修改。
这种把逻辑地址转变为内存物理地址的过程称作重定位。
静态重定位是在目标程序装入内存时，由装入程序对目标程序中的指令和数据的地址进行修改，即把程序的逻辑地址都改成实际的内存地址。
动态重定位是在程序执行期间，每次访问内存之前进行重定位。
这种变换是靠硬件地址转换机构实现的。
内存中这种容量太小、无法被利用的小分区称作“碎片”或“零头”。
为解决碎片问题，移动某些已分配区的内容，使所有进程的分区紧挨在一起，而把空闲区留在另一端。
这种技术称为紧缩（或叫拼凑）。
虚拟存储器是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间，它使用户逻辑存储器与物理存储器分离，是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。
为了解决在内存中放置页表带来存取速度下降的矛盾，可以使用专用的、高速小容量的联想存储器，也称作快表。
若采用的置换算法不合适，可能出现这样的现象：刚被换出的页，很快又被访问，为把它调入而换出另一页，之后又访问刚被换出的页，……如此频繁地更换页面，以致系统的大部分时间花费在页面的调度和传输上。
此时，系统好像很忙，但实际效率却很低。
这种现象称为“抖动”。
2．基本原理和技术（1）存储器一般分为哪些层次？各有何特性？存储器一般分为寄存器、高速缓存、内存、磁盘和磁带。
CPU内部寄存器，其速度与CPU一样快，但它的成本高，容量小。
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。
操作系统第四章复习
页框号为21。 因为起始驻留集为空， 而0页对应的ห้องสมุดไป่ตู้框为空闲链表中的第三个空闲页框，其对应的页框号为21。
页框号为32。 因为11 > 10故发生第三轮扫描，页号为1的页框在第二轮已经处于空闲页框链表中，此刻该页又被重新访问，因此应被重新放回到驻留集中，其页框号为32。
页框号为41。 因为第2页从来没有被访问过，不在驻留集中。因此从空闲链表中取出链表头的页框，页框号为41。
4. 在虚拟内存管理中，地址变换机构将逻辑地址转换为物理地址，形成该逻辑地址的阶段是（ ）。 ① 编辑 ② 编译 ③ 链接 ④ 装载 5. 采用段式存储管理的系统中，若地址用24位表示，其中8位表示段号，则允许每段的最大长度是_______ A）224 B）28 C） 216 D） 232 6. 作业在执行中发生了缺页中断，经操作系统处理后，应让其执行______指令。 A）被中断的前一条 B）被中断的后一条 C）被中断的 D） 启动时的第一条
7、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（Best fit）算法，分配和释放的顺序为：分配15MB，分配30MB，释放15MB，分配6MB，此时主存中最大空闲分区的大小是（ ） A：7MB B：9MB C：10MB D：15MB
当该进程执行到时刻260时，要访问逻辑地址为17CAH的数据，请问答下列问题： （1）该逻辑地址对应的页号是多少？ （2）若采用先进先出置换算法，该逻辑地址对应的物理地址是多少？要求给出计算过程。 （3）若采用时钟置换算法，该逻辑地址对应的物理地址是多少？（设搜索下一页的指针沿顺时针方向移动，且当前指向2号页框）
页号
存储块号
0 1 2 3
5 10 4 7
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（）。
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，
第四章 内存管理
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第四章 内存管理
4.0 问题导入
在现代操作系统中同时有多个进程在运行，每 个进程的程序和数据都需要放在内存中，那么 程序员在编写程序时是否需要知道程序和数据 的存放位置呢？
如果不知道，那么多个进程同时在内存中运 行，每个进程应占用哪些空间呢，
如何保证各个进程占用的空间不冲突呢？ 内存空间如何进行分配和管理呢？
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第四章 内存管理
4.1 内存管理概述 4.2 内存管理的基础 4.3 连续内存分配存储方式 4.4 虚拟存储
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4.1 内存管理概述
4.1.1 存储结构
存储层次
➢ CPU寄存器
➢ 辅存：固定磁盘、可移动 介质
层次越高，访问速度越快，
价格也越高，存储容量也
最小
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4.1 内存管理概述
4.1.3 操作系统在内存中的位置
图4-2 仅有RAM时操作系统与用户程序的内存分配
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4.1 内存管理概述
4.1.3 操作系统在内存中的位置
图4-3 备有ROM时操作系统和用户程序之内存分配
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4.1 内存管理概述
4.1.3 操作系统在内存中的位置
多个小分区 适量中分区 少量大分区
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内存分配例子
分区号 大小(K) 起始地址(K) 状态
1
12
20
已分配
2
32
32
已分配
3
64
64
已分配
4
128
128
未分配
固定分区使用表
操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版
操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版本文为《操作系统概念第七版习题答案(中文版)》的完整版，旨在提供对该书中习题的详细解答和解析。
以下将按照章节顺序，逐一介绍各章习题的解答及相应的说明。
第一章：引言1. 操作系统的定义操作系统是计算机体系结构的重要组成部分。
它是一种软件，用于管理计算机硬件资源和提供用户与计算机系统之间的接口。
操作系统的主要目标是实现对计算机系统的控制和协调，以确保计算机系统的正确运行。
2. 操作系统的功能操作系统具有以下主要功能：- 管理系统资源：操作系统负责管理计算机系统的硬件资源，包括内存、CPU、硬盘和外部设备等。
- 提供用户接口：操作系统提供了用户与计算机系统之间的接口，使用户能够方便地使用计算机。
- 调度任务：操作系统根据一定的调度算法，决定进程的执行顺序，以实现对系统资源的合理利用。
- 存储管理：操作系统管理计算机的内存资源，为进程分配内存空间，并进行内存的读写操作。
- 文件系统：操作系统负责管理计算机系统中的文件，包括文件的创建、读写和删除等操作。
- 错误处理：操作系统能够检测和处理可能出现的错误，确保计算机系统的稳定和安全。
第二章：进程与线程1. 进程与线程的概念及区别进程是计算机系统中正在运行的程序的实例。
一个进程由程序、数据和进程控制块组成，拥有独立的内存空间和系统资源。
线程是进程中的一个实体，是进程的执行单位，共享进程的数据空间和系统资源。
进程和线程的主要区别在于资源的占用和拥有关系，进程拥有独立的资源，而线程共享进程的资源。
2. 进程调度算法常见的进程调度算法包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、最高优先权调度（HPF）、时间片轮转调度（RR）等。
不同的调度算法适用于不同的场景和需求，可以根据系统的实际情况选择合适的调度算法。
第三章：处理机调度与死锁1. 死锁的概念死锁是指系统中若干进程因竞争系统资源而陷入无限等待的状态，无法继续执行下去。
操作系统概念课后习题答案
操作系统概念课后习题答案操作系统概念课后习题答案第一章：引论1.操作系统的定义：操作系统是计算机系统中的一个软件层，它管理和控制计算机硬件资源，为用户和应用程序提供接口和服务。
2.操作系统的功能：处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和用户界面等。
第二章：进程管理1.进程的概念：进程是一个正在执行的程序的实例，它由代码、数据和执行环境组成。
2.进程状态：就绪、运行和阻塞。
3.进程调度算法：先来先服务、最短作业优先、时间片轮转和优先级调度等。
第三章：线程管理1.线程的概念：线程是进程的一个执行单元，一个进程可以包含多个线程。
2.线程与进程的区别：线程共享相同的地质空间和文件描述符，而进程拥有独立的地质空间和文件描述符。
3.线程模型：用户级线程模型和内核级线程模型。
第四章：内存管理1.内存管理的目标：实现内存的分配与回收、内存的保护和共享。
2.内存分配的概念：连续分配、非连续分配和虚拟内存分配。
3.地质转换：逻辑地质到物理地质的转换过程，包括分段、分页和段页式等。
第五章：存储器管理1.存储器的层次结构：主存储器、辅助存储器和高速缓存。
2.页面置换算法：最佳置换算法、先进先出算法、最近最久未使用算法和时钟置换算法等。
3.虚拟内存的概念：将存储器抽象成一组连续的地质空间，实现大容量存储和地质共享。
第六章：设备管理1.设备管理的功能：设备分配、设备驱动程序和设备中断处理等。
2.设备分配算法：先来先服务、最短作业优先和轮转法等。
3.磁盘调度算法：先来先服务、最短寻道时间优先和扫描算法等。
第七章：文件管理1.文件的概念：文件是命名的、有序的数据集合，它是操作系统中最基本的数据组织方式。
2.文件系统的组织结构：层次式文件系统、索引式文件系统和线性文件系统等。
3.文件共享与保护：文件锁机制、权限控制和访问控制列表等。
第八章：I/O系统1.I/O系统的组成部分：I/O设备、I/O控制器和设备驱动程序等。
2.I/O操作的方式：程序控制I/O和中断驱动I/O。
内存管理与映像接口
大的寻址空间为1M字节 操作系统是DOS,因此DOS下的应用软件的 寻址和处理方式必须符合8088的标准 为解决CPU性能的发展与兼容性之间的矛 盾，CPU有三种工作模式
实地址模式 保护模式 仿86模式
2018年11月
一、实地址模式
2018年11月
虚拟内存技术
虚拟内存不是由内存芯片组成，而是把
数据存在外部存储器中（如硬盘） 需要用时再把数据转移到真正的内存中 这样可以极低的价格获取大量存储空间
2018年11月
保护模式下的四个新寄存器
全局描述符表寄存器GDTR(48位)
局部描述符表寄存器LDTR(16位)
保护规则的含义是指寻址时超越了这些权限 的话,CPU将拒绝执行这次寻址 ,并产生中断以 告警。
2018年11月
保护规则是对个别段所采取的措施
在保护模式下，段通过转换才能存取
在转换的过程中要经过一层筛选以防止
错误的寻址
2018年11月
实地址模式如何切换到保护模式
X86 增加了 CR0,CR1,CR2 和 CR3 四个控制寄
2018年11月
微机内存
1 、 基 本 内 存 是 指 8086/8088 或 286 以 上
CPU 在实模式下所能寻址的 0-640KB 范围 内的存储器 2、扩充内存占用640KB-1024KB之间的一 些地址空间，是对基本内存的扩充，可 管理1MB以上，可在8086或实模式下管理 和访问 3 、扩展内存占用 1MB 以上的地址空间， 也是对基本内存的扩充，只能在保护模 式下,才能访问和管理
2018年11月
操作系统题目第4章
第四章 存储器管理1、对如图所示的内存分配情况(其中，阴影部分表示已占用块，空白部分表示空闲块)，若要申请一块40KB 的内存，对于最佳适应算法，给出分配区域的首地址（ ）。
A 、100KBB 、190KBC 、330KBD 、410KB2、如右图所示中，若要申请一块40KB 的内存，使首地址最大的分配算法（）。
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3、下列算法中产生“抖动”现象的是（ ）。
A 、先进先出页面置换算法(FIFO)B 、最近最久未使用(LRU)置换算法C 、最不经常使用(LFU)置换算法D 、最佳(Optimal)置换算法4、存储管理是对内存中（ ）区域进行管理。
A 、整个内存B 、供用户使用的C 、供系统使用的D 、供程序使用的5、下面是关于存储器管理功能的论述，正确的论述是（ ）和（ ）。
A 、内存分配最基本的任务是为每道程序分配内存空间，其他追求的主要目标是提高存储空间的利用率。
B 、为了提高内存保护的灵活性，内存保护通常由软件实现。
C 、对换技术已不是现代操作系统中常用的一种技术。
D 、地址映射是指将程序空间中的逻辑地址变为内存空间的物理地址。
E 、虚拟存储器是在物理上扩充内存容量。
6、在下列存储管理方案中，不适用于多道程序的是（ ）。
A 、单一连续分配B 、固定分区分配C 、动态重定位分区分配D 、段页式存储分配7、在固定分区存储管理中，每个分区的大小是（ ）。
A 、相同的B 、可以不同但作业长度固定C 、可以不同但预先固定D 、根据用户要求而定0KB100KB 180KB 190KB 280KB 330KB 390KB410KB 512KB8、在固定分区管理中，为了提高内存的利用率，可采用如下技术（）。
A、按经常出现的作业大小来划分分区B、划分分区都相同C、不同请求队列中的作业可以申请相同的分区D、大作业可以申请多个分区9、采用固定分区管理的最大缺点是（）。
第4章_内存管理
（3）最坏适应分配算法（WF）
它每次分配主存时总是挑选一个最大的空闲区， 分割一部分给作业使用，使剩下的部分不至于太小 而成为主存碎片。为实现这种算法，把空闲区按长 度递减的次序登记在空闲分区表中，分配时，顺序 查找。 它的优点是不会产生过多的碎片。不影响大作 业的分配。另外收回主存时，要按长度递减的顺序 插入到空闲分区表中，增加了系统开销。
（2）最优适应分配算法（BF）
它是从所有的空闲分区中挑选一个能满足作业 要求的最小空闲区进行分配。这样可以保证不去分 割一个更大的空闲区，使装入大作业时比较容易得 到满足。为实现这种算法，把空闲区按长度递增次 序登记在空闲分区表中，分配时，顺序查找。 它的优点是解决了大作业的分配问题，不足是 容易产生主存碎片，降低了主存空间的利用率。另 外收回主存时，要按长度递增顺序插入到空闲分区 表中，增加了系统开销。
相应地，将内存空间划分成与页相同大小的 若干个物理块，称为块或页帧。 在为进程分配内存时，将进程中若干页分别 装入多个不相邻接的块中。
4.3.1 页式管理概述
2.地址结构： 分页系统的地址结构由两部分组成：前一部分 为页号P；后一部分为位移量W，即页内位移。 在下图中地址为32位，其中0～11位为页内位 移（每页的大小为4K），12～31位为页号，所以允 许地址空间的大小最多为1M个页。
地址重定位的原因是什么?
因为程序在装入内存后，其逻辑地 址和物理地址不一致。
源程序 （名空间）
0
逻辑地址空间
物理地址空间
BA=1000
Load A data1
100
Load A 200
Load A 200
编译 连接
data1 3456 200 3456
地址映射
第4章内存管理作业题参考答案
第4章内存管理作业题作业题题1 根据作业在本次分配到的内存起始地址将目标代码装到指定内存地址中,并修改所有有关地址部分的值的方法称为_________方式。
A.固定定位B.静态重定位C.动态重定位D.单一连续重定位题2在下列存储管理算法中，内存的分配和释放平均时间之和为最大的是______.A.首次适应法B.循环首次适应法C.最佳适应法D.最差适应法题3以下分配方案中，________不适于多道系统。
A.单一连续区管理B.固定分区管理C.可变分区管理D.页式存储管理题4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.在作业未装入B.在作业装入C.在作业创建D.在作业完成题5采用可重入程序是通过使用______的方法来改善响应时间的。
A. 减少用户数目B. 减少对换信息量C.改变时间片长短D. 加快对换速度题6什么是动态重定位? 它有什么特点?（见教材）题7某操作系统采用分区存储管理技术。
操作系统在低地址占用了100KB的空间，用户区主存从100KB处开始占用512KB。
开始时,用户区全部空闲，分配时截取空闲分区的低地址部分作为已分配区。
在执行申请、释放操作序列后，请求300KB、请求100KB、释放300KB、请求150KB、请求50KB、请求90KB，请回答以下问题。
（1）若采用首次适应分配算法此时主存中有哪些空闲分区?请求300k；地址块100~399被占用；地址块400~612空闲。
请求100k；地址块100~399、400~499被占用；地址块500~612空闲。
请求300k；地址块400~499被占用；地址块100~399、500~612空闲。
请求150k；地址块100~249、400~499被占用；地址块250~399、500~612空闲。
请求50k；地址块100~249、250~299、400~499被占用；地址块300~399、500~612空闲。
请求90k；地址块100~249、250~300、300~389、400~499被占用；地址块390~399、500~612.产生空闲块两个，块1，首地址390，块大小为10kb；块2，首地址500，块大小为112kb。
《操作系统》复习大纲及习题
《计算机操作系统》复习要点及习题第一章操作系统概述1、操作系统的定义及特征2、操作系统分类：批处理、分时、实时；三种系统的特点；3、理解并发与并行第二章进程管理1、进程的概念2、进程的结构、三种基本状态及状态之间的转换和转换条件3、进程与程序的联系与差别4、进程的并发执行使进程失去顺序性，可能产生与时间有关的错误。
5、共享变量、临界区、临界资源的概念6、进程互斥的概念7、重点：信号量机制——定义整形变量如S表示信号量，S的初值、S>0表示有S个资源可用、S<0则| S |表示S等待队列中的进程个数、S=0表示无资源可用的含义。
P(S)、V(S)操作的含义。
使用信号量机制实现进程互斥、同步问题。
P(S) 表示申请一个资源、V(S) 表示释放一个资源。
P.V操作必须成对出现，有一个P操作就一定有一个V操作。
当为互斥操作时，它们同处于同一进程；当为同步操作时，则不在同一进程中出现。
8、生产者-消费者问题第三章处理机调度与死锁1、重点：处理机调度算法（必须有完整的计算过程，只有结果无过程不能给满分）（1）、先到先服务算法（FIFO）（2）、短作业优先算法（SJF）给定一作业，假定它们同时到达，并且在一台处理机上按单道方式执行，则短作业优先调度算法平均周转时间为最短。
（3）、高响应比优先调度算法（4）、最高优先数算法（5）、循环轮转/时间片轮转算法(RR)2、死锁的概念——一组进程中的每一个进程，均无限期地等待此组进程中某个其他进程占有的，因而永远无法得到的资源，这种现象称为进程死锁。
3、死锁四个必要条件：资源独占、保持申请、不可剥夺、循环等待4、死锁四种处理方法：死锁预防、死锁避免、死锁检测、死锁恢复5、死锁预防的两种方法：预先分配策略、有序分配策略6、死锁避免：进程提出资源请求，系统在分配之前进行安全性检测，若使进程进入不安全状态，则拒绝分配。
重点：银行家算法（必须有完整的计算过程，只有结果无过程不能给满分）6、死锁恢复四种方式：重新启动、终止进程、剥夺资源、进程回退第四章内存管理1、分区分配策略——最先适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法。
2017版最新操作系统概论(02323)考试重点简答题
第一章操作系统简介1.请说明操作系统的作用和功能1)操作系统的作用：管理计算机资源、为用户提供方便使用的接口、扩充硬件2)操作系统的功能：处理机管理、内存管理、设备管理、文件管理2.请说明单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统的特点及优缺点1)单道批处理系统特点：单道性、顺序性、自动性优点：相对无操作系统而言，减少了人工操作等待的时间缺点：CPU资源不能得到充分利用2)多道批处理系统特点：多道性、无序性、调度性、复杂性优点：提高了CPU、设备和内存的利用率和系统吞吐量缺点：系统平均周转时间较长，缺乏交互能力分时系统特点：多路性、独立性、及时性、交互性优点：为用户提供了人机交互的方便性，使多个用户可以通过不同终端共享主机3.内存管理有哪些主要功能内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充4.请说明指令执行的过程取指令，分析指令，执行指令，取下一条指令5.操作系统具有哪些特征？操作系统主要特征包括：并发性、共享性、虚拟性和异步性。
第二章进程管理1.什么是进程？说明进程与程序的区别和联系1)进程：进程是允许并发执行的程序在某个数据集合上的运行过程进程是由正文段、用户数据段及进程控制块共同组成的执行坏境2)进程与程序的区别：程序是静态的也是永久的，进程是动态的也是暂时存在的；程序是储存在某种介质上的二进制代码，进程因程序的执行而被创建，因程序执行的结束而被撤销3)进程与程序的联系：进程是程序的一次执行，进程总是对应至少一个特定的程序，执行程序的代码2.操作系统在什么时候创建进程？操作系统如何创建一个进程？1)以下情况需要创建进程：1.用户登录2.作业调度3.提供服务4.应用请求2)操作系统创建进程：1,申请空白PCB（进程控制块）；2,为新进程分派资源；3,初始化PCB；4,将新进程插入就绪队列；3.时钟中断信号是如何产生的？时钟中断处理程序（时钟驱动程序）的功能是什么？1)中断信号的产生：晶振能够产生固定频率的脉冲，每产生一次脉冲，计数器的值减1，当计数器的值=0时，产生一次时钟中断信号，保持寄存器的值再次送计数器。
第4章 存储管理 练习题
第四章存储管理练习题(一)单项选择题1．存储管理的目的是( ) A．方便用户B．提高主存空间利用率C．方便用户和提高主存利用率D．增加主存实际容量2为了实现存储保护，对共享区域中的信息( )。
A．既可读，又可写B．只可读，不可修改C．能执行，可修改D．既不可读,也不可写3．单连续存储管理时，若作业地址空间大于用户空间，可用( )把不同时工作的段轮流装入主存区执行。
A对换技术B．移动技术C虚拟存储技术D．覆盖技术4．把一个分区的存储管理技术用于系统时，可采用( )让多个用户作业轮流进入主存储器执行。
A．存储技术B．对换技术C．覆盖技术D虚拟存储技术5．动态重定位是在作业的( )中进行的。
A．编译过程B．装入过程C．修改过程D执行过程6．( )要求存储分配时具有连续性。
A．固定分区存储管理B．可变分区存储管理C．段式存储管理D．段页式存储管理7．固定分区存储管理一般采用( )进行主存空间的分配。
A．最先适应分配算法B．最优适应分配算法C．最坏适应分配算法D．顺序分配算法8．( )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9．固定分区存储管理中存储保护用( )关系式进行核对。
A．逻辑地址≤限长寄存器值B．下限寄存器值≤绝对地址≤上限寄存器值C．界限地址≤绝对地址≤主存最大地址D．段内地址≤段表中对应段的限长10．提高主存利用率主要是通过( )实现的。
A．内存分配B．内存保护C．地址转换D．内存扩充11．( )判断到“逻辑地址＞限长寄存器值”时，形成—个“地址越界”的程序性中断事件。
A．一个存储分区管理B．固定分区存储管理；C．可变分区存储管理D．段式存储管理12．可变分区存储管理时采用的地址转换公式为( )。
A．绝对地址＝界限寄存器值＋逻辑地址B．绝对地址＝下限寄存器值＋逻辑地址C．绝对地址＝基址寄存器值＋逻辑地址D．绝对地址＝块号×块长÷页内地址13．公式“绝对地址＝下限寄存器+逻辑地址”被用来在( )中做地址转换。
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Slot1：XIP DLLs Slot0:当前进程 当前进程的拷贝
进程槽
• 被分成512个大小为64KB的块 • 根据CPU的不同，每个块被分成1KB或4KB 的页面，这些页面映射到物理内存 • 页面的三种状态
– 空闲 – 保留 – 提交
应用程序的虚拟地址空间
0x03FF FFFF源自COREDELL.DLL Other XIP DLLs
在Platform Builder中查看关于内 存的信息（续）
进程窗口
进程地址指出 了其对应的进 程槽
在Platform Builder中查看关于内 存的信息（续）
ViewBin工具可以列出.BIN文件中包含的模块和文件 ROMHDR部分显示了一些全局值
3 内存分配方式
• • • • • • 虚拟内存 堆 堆栈 静态数据 字符串资源 选择合适的内存类型
2.6 在Platform Builder中查看关 于内存的信息
页面大小 4KB MI FULL 命令
进程槽的 内存分配 情况
在Platform Builder中查看关于内 存的信息（续）
Modules and Symbols窗口 显示所有加载模块（DLL文件和EXE文件）的地址范围 对EXE文件数据和代码包含在同一地址范围内 对DLL文件，代码和数据是分开的，所以在Slot0有重定位数据地址
内存管理
• • • • 物理内存 虚拟内存 内存分配方式 管理低内存状态
1. 物理内存
• 早期基于Windows CE的民用产品，存储设备 的民用产品， 早期基于 的民用产品 一般采用ROM+RAM，ROM用来保存 内核 用来保存CE内核 一般采用 ， 用来保存 文件、应用程序， 文件、应用程序，而RAM用于内核以及所有应 用于内核以及所有应 用程序运行时使用， 用程序运行时使用，并且在关闭电源时必须给 RAM提供电力来保存系统配置信息以及用户产 提供电力来保存系统配置信息以及用户产 生的文件等。出于对这样存储硬件环境的支持， 生的文件等。出于对这样存储硬件环境的支持， Windows CE采用了 采用了ROM和RAM两种文件系统 采用了 和 两种文件系统 ROM RAM
3.1 使用虚拟内存
• • • • • 虚拟内存API的形式：Virtualxxxxx() 用于分配大块的内存（通常是整数个页面） 其优点是不产生碎片 用户要确保有效使用虚拟内存 管理内存映射需要轻微的消耗
空闲链表
• 空闲链表记录系统可用内存空间的物理地 址，其表头由LogPtr->pKList给出，采用简 单的双向链表形式。所以空闲链表的管理 极为简单。
1.1 ROM
• 存储操作系统及与系统绑定的应用程序 • ROM中程序的两种执行方式 中程序的两种执行方式 – 本地执行(XIP)
– 非本地执行
• config.bib文件的 文件的MEMORY部分指出了 文件的 部分指出了 ROM和RAM在虚拟地址空间中的位置 和 在虚拟地址空间中的位置
BIB文件和ROM
MEMORY部分 区域 名称 起始 地址 区域字 节数 区域 类型
BIB文 件
1.2 RAM
• 程序内存 • 对象存储
– 文件系统 – 系统注册表 – Windows CE数据库 数据库
RAM
相当于永久存储器，即使在系统关闭后其内 容仍然保留
对象存储
•对象存储和程序内存的边界可以移动 •用户可使用System Control panel应用程序 来移动边界
用户地址空间
0x7FFF FFFF Slot63：Resource Mappings Slot33-62 对象存储&内存映射文件 0x4200 0000 所有线程均可存取 DLL资源
•对象存储受保护 •所有的线程均可 存取内存映射文件
Slot2-32 进程
同时可运行32个 进程
0x0200 0000 0x0000 0000
内核内存空间信息
• 这些信息定义在Loader.c中，该结构变量是 内核的全局变量，记录了内核内存空间的 信息，可供内核中内存管理相关的函数引 用。 • 其中pUseMap用来标识该区域中各个物理 块的使用情况，0代表未使用，1~254代表 引用数，255代表该页保留（reserved）。
2. 虚拟内存
• • • • 虚拟内存基础 分页内存系统 虚拟内存术语 Windows CE的虚拟地址空间
– 内核空间 – 用户空间
• 和Windows XP的比较 • 在Platform Builder中查看关于内存的信息
2.1 虚拟内存基础
• Windows CE是一个保护模式的操作系统， 因此程序的访问只能使用虚拟内存。 Windows CE对整个系统实现了一个线性的 32位（即4GB）的虚拟地址空间，它由 Windows CE操作系统启动时创建，并由 MMU（Memory Management Unit）进行 管理。因此，在内核初始化和启动MMU之 前，不能使用虚拟地址，而必须由CPU编 址物理地址。这意味着在Boot Loader和 OAL中的部分内存访问不能使用虚拟内存， 而必须使用物理内存。
0x8000 0000 0x7FFF FFFF 用户地址空间 （2GB） 0x0000 0000
内核地址空间
0xFFFF FFFF 0xE000 0000 0xC400 0000 0xC200 0000 0xC000 0000 0xA000 0000 0x8000 0000 Kernel Addresses: KPAGE Trap area，others Statically mapped virtual address: OEM additional Slot97:NK.exe(Secure slot) Unused Statically mapped virtual addresses: UNCACHED Statically mapped virtual addresses: CACHED
嵌入式操作系统原理 ——Windows CE 第四章 内存管理
内存管理是系统中的非常重要的资源管理模块，在 嵌入式系统中，由于硬件条件的限制，对有限的 内存资源进行公平有效的管理就显得更为重要。 由于Windows CE是一种嵌入式实时性的操作系 统，所以在内存管理方面必须要比其他的桌面 Windows操作系统更节省物理内存、更有效地使 用物理内存。另外，Windows CE和其他桌面 Windows操作系统的API函数声明基本一致，这 也使得熟悉其他Windows操作系统的开发者可以 直接使用早就熟悉的内存管理方面的API函数。
2.1 虚拟内存基础
• 当MMU (Memory Management Unit)可用 时，虚拟地址是CPU引用的任何地址 • 虚拟地址必须映射到实际的物理地址来识 别物理资源，如ROM、RAM、Flash、 CPU寄存器、片上系统原件、总线映射原 件等 • CPU通常不直接存取物理地址，除了MMU 尚未使能的情况下
最大512MB 的物理资源 可以映射到 主要的静态 映射区域
物理内存和内核虚拟地址的映射
用户地址空间
0x7FFF FFFF Slot63 Slot62 分成了64个槽
Slot32 Slot30 前33个槽对应 33个进程 Slot2 0x0200 0000 0x0000 0000 Slot1 Slot0 每个槽32MB
程序内存
相当于PC上的RAM，用于程序运行
• 在Windows CE中，RAM分为程序空间和对象空 间，其中对象空间用于存放文件，其作用类似于 PC中的RAM盘，惟一的区别在于，Windows CE 中的object store在系统关闭后仍然保留。 • RAM中的另一部分是程序空间，这与PC类似。这 部分空间由提供给应用程序运行的堆和栈组成。 • 程序空间和对象空间的边界是可以移动的。在进 程空间RAM不足的情况下，系统会请求用户提供 一些对象空间的RAM来满足运行要求。
2.2 分页虚拟内存系统
• 微处理器管理的最小内存单元是“页”， 当应用程序访问页面时，微处理器把页面 的虚拟地址转化成物理资源中的物理地址。 • Windows 实现了一个分页虚拟内 存系统，根据微处理器的不同，分页为1KB 或4KB的大小
2.2 分页虚拟内存系统
• Windows CE采用分页式虚拟内存。通过32 位的虚拟地址找到页框号（Page Frame Number，PFN），查找页表，映射到相应 的ROM或RAM物理地址。 • 页的状态有三种，为空闲（free），保留 （reserved），提交（committed）。系统 或用户进程可以使用空闲态的页，但不能 申请处于保留态或提交态的页。后两者的 区别是保留态不映射到实际的物理地址。
0x0001 0000 0x0000 0000
保留
2.5 和Windows XP的比较
Windows CE
0xFFFF FFFF 0xFFFF FFFF
0x8000 0000
0x8000 0000
Windows XP
0x4200 0000
0x4000 0000 0x0000 0000 0x0000 0000
• •
1.1 ROM
• 在Windows CE中，ROM中存放的所有文件可以 中 中存放的所有文件可以 是压缩的也可以是不压缩的，这取决于OEM（原 是压缩的也可以是不压缩的，这取决于 （ 始设备制造商）。 始设备制造商）。 • OEM在定制 内核时可以设置一个标志告诉 在定制CE内核时可以设置一个标志告诉 在定制 ROM镜像制作工具是否压缩文件 ROM镜像制作工具是否压缩文件。 镜像制作工具是否压缩文件。 • 对于 对于ROM中存放的模块（DLL文件、EXE文件） 中存放的模块（ 文件、 文件） 中存放的模块 文件 文件 来说，如果是压缩的， 来说，如果是压缩的，模块在运行前先解压并全 部存放到RAM中。如果是不压缩的，并且 部存放到 中 如果是不压缩的，并且ROM 介质支持线性访问，就可以本地执行（ 介质支持线性访问，就可以本地执行（executed in place ，XIP），也就是不需要装入 ），也就是不需要装入 ），也就是不需要装入RAM而直 而直 接运行，这样做可以节约宝贵的内存， 接运行，这样做可以节约宝贵的内存，又缩短了 程序启动的时间。 程序启动的时间。