缺页中断处理过程

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简述中断的流程

中断的流程引言中断是计算机系统中一种重要的机制，用于处理硬件设备请求、异常情况和优先级较高的任务。

在任何计算机系统中，中断都起到极其关键的作用。

本文将详细探讨中断的流程。

中断的定义和分类中断是指计算机在执行某个任务的过程中，临时停止当前正在运行的程序，转而去执行另一段程序（中断服务程序），处理发生的事件。

中断可以分为硬件中断和软件中断两种类型。

硬件中断硬件中断是由外部设备的请求引起的中断，常见的硬件中断包括定时器中断、外部设备中断（如键盘、鼠标等）和异常中断（如除零错误、缺页错误等）。

软件中断软件中断是由程序员在程序中主动发出的中断请求，通过软件指令触发，实现用户与硬件的交互。

例如，在操作系统中，通过系统调用可以触发软件中断。

中断的流程中断的触发中断的触发是由硬件设备或软件指令生成的，当满足中断触发条件时，中断信号将被发送给中断控制器。

中断控制器收到中断信号后，会进行中断的响应。

它首先会保存当前的程序状态，包括程序指针、寄存器的值等，并将程序控制权转移给中断服务程序。

中断服务程序的执行中断服务程序是一个与中断相关的程序段，用于处理特定的中断事件。

它会根据中断类型进行相应的处理操作，如读取设备数据、更新系统状态等。

初始化中断服务程序中断服务程序在执行之前，需要进行初始化工作。

这包括保存当前状态、设置中断服务程序的入口地址等。

中断服务程序的执行过程中断服务程序一般分为两个阶段：前半部分和后半部分。

前半部分中断服务程序的前半部分主要是进行必要的初始化工作，以及保存当前的程序状态。

此阶段的目标是尽快地使中断事件得到响应，保证硬件设备的正常工作。

后半部分中断服务程序的后半部分是真正的中断处理过程，它会根据中断类型进行具体的处理操作。

处理完毕后，中断服务程序将恢复中断之前的状态，包括恢复寄存器的值、恢复程序的执行等。

中断服务程序的完成与返回中断服务程序的完成意味着中断处理的终结。

在完成之前，中断服务程序需要恢复中断之前的状态，并将程序控制权返回给被中断的程序或操作系统。

缺页中断算法实验报告

一、实验目的1. 理解缺页中断的概念及其在操作系统中的作用。

2. 掌握常见的页面置换算法，如先进先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）等。

3. 通过模拟实验，验证不同页面置换算法对缺页中断次数的影响。

4. 深入了解页式虚拟存储管理中地址转换的过程。

二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：C/C++3. 实验工具：Visual Studio三、实验内容1. 模拟缺页中断的产生2. 实现不同的页面置换算法3. 分析页面置换算法对缺页中断次数的影响4. 模拟地址转换过程四、实验步骤1. 模拟缺页中断的产生（1）定义一个模拟指令序列，包含多个页面号。

（2）创建一个模拟的页表，用于记录每个页面是否在内存中。

（3）根据指令序列，遍历页表，判断访问的页面是否在内存中。

（4）如果页面不在内存中，则产生缺页中断。

2. 实现不同的页面置换算法（1）先进先出（FIFO）算法：- 定义一个队列，用于存储内存中的页面号。

- 当发生缺页中断时，将新页面号入队，同时判断队列长度是否超过内存块数。

- 如果队列长度超过内存块数，则将队首元素出队，模拟页面置换过程。

（2）最近最少使用（LRU）算法：- 定义一个链表，用于存储内存中的页面号。

- 当发生缺页中断时，将新页面号插入链表尾部。

- 如果链表长度超过内存块数，则从链表头部删除元素，模拟页面置换过程。

3. 分析页面置换算法对缺页中断次数的影响（1）定义一个变量，用于记录缺页中断次数。

（2）遍历模拟指令序列，根据不同的页面置换算法处理缺页中断。

（3）统计不同算法下的缺页中断次数，并进行比较。

4. 模拟地址转换过程（1）根据指令中的逻辑地址，计算页号和偏移量。

（2）根据页号，查找页表，判断页面是否在内存中。

（3）如果页面在内存中，则根据偏移量计算物理地址。

（4）如果页面不在内存中，则产生缺页中断。

五、实验结果与分析1. 模拟缺页中断的产生通过模拟指令序列，成功产生了缺页中断。

中断和中断处理流程

中断和中断处理流程转⾃：1. 中断概念中断是指由于接收到来⾃外围硬件（相对于中央处理器和内存）的异步信号或来⾃软件的同步信号，⽽进⾏相应的硬件／软件处理。

发出这样的信号称为进⾏中断请求（interrupt request，IRQ）。

硬件中断导致处理器通过⼀个上下⽂切换（context switch）来保存执⾏状态（以程序计数器和程序状态字等寄存器信息为主）；软件中断则通常作为CPU指令集中的⼀个指令，以可编程的⽅式直接指⽰这种上下⽂切换，并将处理导向⼀段中断处理代码。

中断在计算机多任务处理，尤其是实时系统中尤为有⽤。

这样的系统，包括运⾏于其上的操作系统，也被称为“中断驱动的”（interrupt-driven）。

中断是⼀种使CPU中⽌正在执⾏的程序⽽转去处理特殊事件的操作，这些引起中断的事件称为中断源，它们可能是来⾃外设的输⼊输出请求，也可能是计算机的⼀些异常事故或其它内部原因。

中断：在运⾏⼀个程序的过程中，断续地以“插⼊”⽅式执⾏⼀些完成特定处理功能的程序段，这种处理⽅式称为中断。

2. 中断的作⽤并⾏操作硬件故障报警与处理⽀持多道程序并发运⾏，提⾼计算机系统的运⾏效率⽀持实时处理功能3. 术语按中断源进⾏分类：发出中断请求的设备称为中断源。

按中断源的不同，中断可分为1. 内中断：即程序运⾏错误引起的中断2. 外中断：即由外部设备、接⼝卡引起的中断3. 软件中断：由写在程序中的语句引起的中断程序的执⾏，称为软件中断允许/禁⽌(开/关)中断： CPU通过指令限制某些设备发出中断请求，称为屏蔽中断。

从CPU要不要接收中断即能不能限制某些中断发⽣的⾓度，中断可分为1. 可屏蔽中断：可被CPU通过指令限制某些设备发出中断请求的中断，那是不是意味着进中断时disable整个中断，其实disable的都是可屏蔽中断？2. 不可屏蔽中断：不允许屏蔽的中断如电源掉电中断允许触发器：在CPU内部设置⼀个中断允许触发器，只有该触发器置“1”，才允许中断；置“0”，不允许中断。

简述缺页中断处理过程

简述缺页中断处理过程摘要：一、缺页中断的定义与作用二、缺页中断的处理过程1.页表查找2.缺页中断向量表查找3.页框号查找4.页面分配5.页面置换6.更新页表和缺页中断向量表三、缺页中断处理的意义正文：计算机系统中，内存分为系统区与用户区。

系统区主要包括操作系统、系统调用等，用户区则是为用户程序分配的内存空间。

在实际运行过程中，程序往往需要访问内存中尚未分配的页面，这时就会发生缺页中断。

缺页中断处理过程是操作系统中至关重要的一环，它保证了系统能够高效、安全地管理内存资源。

缺页中断的处理过程可以分为以下几个步骤：1.页表查找：当程序需要访问一个内存页面时，首先会在页表中查找该页面的信息。

页表是操作系统用来记录物理内存页框与虚拟内存页面对应关系的数据结构。

如果页表中不存在该页面的信息，说明该页面尚未分配，这时就会产生缺页中断。

2.缺页中断向量表查找：当发生缺页中断后，处理器会查找缺页中断向量表以确定缺页中断的处理函数。

缺页中断向量表中存放着处理缺页中断的函数地址，处理器根据该地址调用相应的处理函数。

3.页框号查找：缺页中断处理函数根据页表中的页面对应关系，在内存中查找对应的物理页框号。

物理页框号是内存中一个连续的内存区域，用于存储程序需要的数据或指令。

4.页面分配：找到物理页框号后，缺页中断处理函数会为程序分配一个页面。

分配方式包括从空闲页面池中取出一个空闲页面、将一个已分配的页面从内存中移除并将其放入空闲页面池等。

5.页面置换：在分配页面后，程序需要将新分配的页面写入内存。

这时，可能会遇到内存中的页面已满，需要进行页面置换。

页面置换算法有多种，如最近最少使用（LRU）算法、时钟算法等，它们的主要目的是将长时间未使用的页面置换出去，为新分配的页面腾出空间。

6.更新页表和缺页中断向量表：页面分配和置换完成后，缺页中断处理函数需要更新页表和缺页中断向量表。

更新完成后，程序可以继续执行。

总之，缺页中断处理过程是操作系统在内存管理方面的重要机制。

页式虚拟存储地址变换.

页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断的模拟
实验目的：
1.深入了解页式虚拟存储管理技术如何实现地址转换。

2.进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断。

实验要求：
编写程序模拟实现页式虚拟存储管理中的地址转换过程以及缺
页中断的处理过程。

实验指导：
1.请求分页中硬件地址变换过程。

(1)
自己设计一个主存分配表。

(2)对逻辑地址进行划分为页号和页内地址
(3)越界检查，若越界直接中断退出程序的执行。

（不越界情况下）检索页表分2种情况：其一，若该页在内存，则找到其对应的物理块号；合并块号和块内地址形成物理地址。

进行输出。

(4)其二，若该页不再内存，产生缺页中断，调用缺页中断子
程序执行缺页中断处理过程。

中断返回后重新执行被中断的指令。

2.采用某一种页面置换算法实现分页管理的缺页调度。

(1)当硬件发出缺页中断后转操作系统处理缺页中断。

查看主存分块表看有无可用空闲块。

若有则为进程分配一块。

若无空闲块，当采用一种页面置换算法（例如FIFO形成队列），其头部放在变量K 中淘汰最先进入主存的一页，若该页修改过，好要重新写回磁盘。

然后再把当前要访问的页装入该内存块，并修改页表和存储分块表。

数组P中各个元素为作业已在主存的页号。

假定作业最多可分配m块。

当淘汰一页时，总是淘汰P[K]所指页。

之后调整数组P：
P[K]=要装入的页；
K=（K+1）mod m;
流程图如下：。

第11讲虚拟存储：缺页中断

寄存器高速缓存
内存磁盘
100 秒
磁带
容量＜1 KB 1 MB 64-512 MB 5-50 GB 20-100 GB
操作系统的存储抽象
■ 操作系统对存储的抽象：地址空间
P1
0
P2
0
0
P3
0
内核
0
m
缓存 MM 硬件U
232-1 232-1 232-1 232-1
M>>m
虚拟存储需求
■ 计算机系统时常出现内存空间不够用
虚拟存储的基本概念■思路ຫໍສະໝຸດ 将不常用的部分内存块暂存到外存
■ 原理：装载程序时
只将当前指令执行需要的部分页面或段装入内存
指令执行中需要的指令或数据不在内存（称为缺页或缺段）时
处理器通知操作系统将相应的页面或段调入内存
操作系统将内存中暂时不用的页面或段保存到外存
■ 实现方式
虚拟页式存储虚拟段式存储
虚拟存储的基本特征
覆盖技术示例
程序调用结构：190K
内存总共：110K
A 20K
B
C
50K
30K
A BC
D
E
30K
20K
F
40K
DE
F
另一种调用方法： (100K)
— A占一个分区：20K — B、E和F共用一个分区：50K
— C和D共用一个分区：30K
程序X的常驻区 A（20K）
覆盖区0 （50K）
覆盖区1 （40K）
虚拟存储概念
■ 虚拟存储的需求背景 ■ 覆盖技术 ■ 交换技术 ■ 局部性原理 ■ 虚拟存储概念 ■ 虚拟页式存储 ■ 缺页异常
缺页异常（缺页中断）的处理流程

缺页中断及页面置换算法

缺页中断及页⾯置换算法1. 缺页中断在请求分页系统中，可以通过查询页表中的状态位来确定所要访问的页⾯是否存在于内存中。

每当所要访问的页⾯不在内存时，会产⽣⼀次缺页中断，此时操作系统会根据页表中的外存地址在外存中找到所缺的⼀页，将其调⼊内存。

缺页本⾝是⼀种中断，与⼀般的中断⼀样，需要经过4个处理步骤： 1. 保护CPU现场 2. 分析中断原因 3. 转⼊缺页中断处理程序进⾏处理 4. 恢复CPU现场，继续执⾏但是缺页中断时由于所要访问的页⾯不存在与内存时，有硬件所产⽣的⼀种特殊的中断，因此，与⼀般的中断存在区别： 1. 在指令执⾏期间产⽣和处理缺页中断信号 2. ⼀条指令在执⾏期间，可能产⽣多次缺页中断 3. 缺页中断返回时，执⾏产⽣中断的那⼀条指令，⽽⼀般的中断返回时，执⾏下⼀条指令2. 页⾯置换算法进程运⾏过程中，如果发⽣缺页中断，⽽此时内存中有没有空闲的物理块是，为了能够把所缺的页⾯装⼊内存，系统必须从内存中选择⼀页调出到磁盘的对换区。

但此时应该把那个页⾯换出，则需要根据⼀定的页⾯置换算法（Page Replacement Algorithm)来确定。

2.1 最佳置换（Optimal， OPT)2.1.1 基本思想置换以后不再被访问，或者在将来最迟才回被访问的页⾯，缺页中断率最低。

但是该算法需要依据以后各业的使⽤情况，⽽当⼀个进程还未运⾏完成是，很难估计哪⼀个页⾯是以后不再使⽤或在最长时间以后才会⽤到的页⾯。

所以该算法是不能实现的。

但该算法仍然有意义，作为很亮其他算法优劣的⼀个标准。

2.1.2 算例采⽤固定分配局部置换的策略，嘉定系统为某进程在内存中分配了3个物理块，页⾯访问顺序为2、3、2、1、5、2、4、5、3、2、5、2。

假定系统未采⽤预调页策略，即未事先调⼊任何页⾯。

进程运⾏时，⼀次将2、3、1三个页⾯调⼊内存，发⽣3次缺页中断。

当第⼀次访问页⾯5时，产⽣第4次缺页中断，根据OPT算法，淘汰页⾯1，因为它在以后不会在使⽤了；第5次缺页中断时，淘汰页⾯2，因为它在5、3、2三个页⾯中，是在将来最迟才会被页⾯访问的页⾯。

用先进先出（FIFO）页面调度算法处理缺页中断

//页面调度算法（FIFO）#include<stdio.h>#define TRUE 1#define FALSE 0#define MAX 7 // 页的最大数#define IN 4 // 在主存中的页数#define count 13 // 指令数量int P[IN]; // 表示已在主存中的页面int k; // 表示P数组中最先进入内存的页的位置typedef struct{int num; // 页号bool pre; // 标志int random; // 主存块号bool revise; // 修改标志int location; // 在磁盘上的位置}Page_Item;Page_Item Page_Record[MAX];// 指令数据结构typedef struct{char oper; // 操作符int Page_Num; // 页号int Unit_Num; // 单元号}Instruction;Instruction IC[count];// 初始化指令和页表void Init(){k=0; // 指向最先进入内存的页// 初始化页表Page_Record[0].num=0;Page_Record[0].pre=TRUE;Page_Record[0].random=5;Page_Record[0].revise=FALSE;Page_Record[0].location=011;Page_Record[1].num=1;Page_Record[1].pre=TRUE;Page_Record[1].random=8;Page_Record[1].revise=FALSE;Page_Record[1].location=012; Page_Record[2].num=2;Page_Record[2].pre=TRUE; Page_Record[2].random=9; Page_Record[2].revise=FALSE; Page_Record[2].location=013;Page_Record[3].num=3;Page_Record[3].pre=TRUE; Page_Record[3].random=1; Page_Record[3].revise=FALSE; Page_Record[3].location=021;Page_Record[4].num=4;Page_Record[4].pre=FALSE; Page_Record[4].random=0; Page_Record[4].revise=FALSE; Page_Record[4].location=022;Page_Record[5].num=5;Page_Record[5].pre=FALSE; Page_Record[5].random=0; Page_Record[5].revise=FALSE; Page_Record[5].location=023;Page_Record[6].num=6;Page_Record[6].pre=FALSE; Page_Record[6].random=0; Page_Record[6].revise=FALSE; Page_Record[6].location=121;// 初始化指令序列IC[0].oper='+';IC[0].Page_Num=0;IC[0].Unit_Num=70;IC[1].oper='+';IC[1].Page_Num=1;IC[1].Unit_Num=50;IC[2].oper='*';IC[2].Page_Num=2;IC[2].Unit_Num=15;IC[3].oper='w';IC[3].Page_Num=3;IC[3].Unit_Num=21;IC[4].oper='r';IC[4].Page_Num=0;IC[4].Unit_Num=56;IC[5].oper='-';IC[5].Page_Num=6;IC[5].Unit_Num=40;IC[6].oper='>';IC[6].Page_Num=4;IC[6].Unit_Num=53;IC[7].oper='+';IC[7].Page_Num=5;IC[7].Unit_Num=23;IC[8].oper='w';IC[8].Page_Num=1;IC[8].Unit_Num=37;IC[9].oper='r';IC[9].Page_Num=2;IC[9].Unit_Num=78;IC[10].oper='+';IC[10].Page_Num=4;IC[10].Unit_Num=1;IC[11].oper='r';IC[11].Page_Num=6;IC[11].Unit_Num=84;IC[12].oper='#';IC[12].Page_Num=0;IC[12].Unit_Num=0;}// 根据FIFO算法替换页,所需要的参数是被调入页的页结构体void replace(Page_Item page){// 被替换的页已经修改了if(TRUE==Page_Record[P[k]].revise){// 修改被调出页的存在标志Page_Record[P[k]].pre=FALSE;// 修改被调出页的修改标志Page_Record[P[k]].revise=FALSE;printf("调出%d页\n",P[k]);}// 将调入页的存在标志修改为TRUEpage.pre=TRUE;// 将被调出页的主存块号赋给调入页的主存块号page.random=Page_Record[P[k]].random;// 将调入页的页号赋给P[k]P[k]=page.num;printf("调入%d页\n",page.num);// 修改k指针k=(k+1)%IN;}// 指令执行过程void excute(){int i=0; // 指向当前正在执行的指令while('#'!=IC[i].oper){printf("执行%c指令,需%d页\n",IC[i].oper,IC[i].Page_Num);// 若正在执行的指令所需的页不在内存中if(FALSE==Page_Record[IC[i].Page_Num].pre){printf("该页不在内存中,请求调入.........\n");// 调用替换函数，调入所需的页replace(Page_Record[IC[i].Page_Num]);}// 修改指令对该页的操作if('+'==IC[i].oper||'*'==IC[i].oper||'-'==IC[i].oper||'>'==IC[i].oper){printf("%c指令修改了%d页\n",IC[i].oper,IC[i].Page_Num);// 修改该页的修改标志Page_Record[IC[i].Page_Num].revise=TRUE;}i++; // 指向下一条指令}for(i=0;i<IN;i++){if(TRUE==Page_Record[P[i]].revise){printf("%d页写回外存!\n",P[i]);}}}void main(){Init();excute();}。

中断的基本原理和处理流程。

中断是计算机中的一个重要概念，它是指CPU在执行程序的过程中，由于内部或外部的原因，需要暂时停止当前正在执行的程序，转而去执行另一段程序，这段程序执行完后，再返回到原来暂停的程序继续执行。

中断的基本原理和处理流程如下：
一、中断的基本原理
中断是一种由硬件或软件引起的、能改变处理器执行顺序的一种机制。

当中断发生时，处理器会停止当前的执行流，跳转到另一个预定义的地址，即中断服务程序（Interrupt Service Routine, ISR）的入口地址，去执行中断服务程序。

中断服务程序执行完毕后，处理器会恢复原来的执行流，继续执行被中断的程序。

二、中断的处理流程
中断请求：中断源向CPU发出中断请求信号。

中断响应：CPU响应中断请求，保护现场，将断点地址及有关状态信息压入堆栈或存入特定的寄存器中，以便在中断服务程序执行完毕后能正确地返回到原来的程序。

中断处理：CPU跳转到中断服务程序入口地址，执行中断服务程序。

中断服务程序负责处理中断事件，完成后需要清除中断标志位，以便CPU能继续响应其他中断。

中断返回：中断服务程序执行完毕后，CPU恢复现场，从堆栈或特定的寄存器中弹出断点地址及有关状态信息，然后返回到
原来的程序继续执行。

需要注意的是，中断的优先级是一个重要的概念。

在多个中断同时发生时，处理器会根据中断的优先级来决定先处理哪个中断。

高优先级的中断可以打断低优先级的中断，但同级或低优先级的中断不能打断高优先级的中断。

处理缺页中断

实验四处理缺页中断1．实验目的深入了解页式存储管理如何实现地址转换；进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断。

2．实验预备知识页式存储管理中的地址转换的方法；页式虚拟存储的缺页中断处理方法。

3．实验内容编写程序完成页式虚拟存储管理中地址转换过程和模拟缺页中断的处理。

实验具体包括：首先对给定的地址进行地址转换工作，若发生缺页则先进行缺页中断处理，然后再进行地址转换；最后编写主函数对所作工作进程测试。

假定主存64KB ，每个主存块1024字节，作业最大支持到64KB ，系统中每个作业分得主存块4块。

4．提示与讲解页式存储管理中地址转换过程很简单，假定主存块的大小为2n 字节，主存大小为2m'字节和逻辑地址m 位，则进行地址转换时，首先从逻辑地址中的高m-n 位中取得页号，然后根据页号查页表，得到块号，并将块号放入物理地址的高m'-n 位，最后从逻辑地址中取得低n 位放入物理地址的低n 位就得到了物理地址，过程如图1所示。

图1 页式存储管理系统地址转换示意图地址转换是由硬件完成的，实验中使用软件程序模拟地址转换过程，模拟地址转换的流程图如图2所示（实验中假定主存64KB ，每个主存块1024字节，即n=10,m'=16，物理地址中块号6位、块内地址10位；作业最大64KB ，即m=16，逻辑地址中页号6位、页内地址10位）。

在页式虚拟存储管理方式中，作业信息作为副本放在磁盘上，作业执行时仅把作业信息的部分页面装入主存储器，作业执行时若访问的页面在主存中，则按上述方式进行地址转换，若访问的页面不在主存中，则产生一个“缺页中断”，逻辑地址由操作系统把当前所需的页面装入主存储器后，再次执行时才可以按上述方法进行地址转换。

页式虚拟存储管理方式中页表除页号和该页对应的主存块号外，至少还要包括存在标志（该页是否在主存），磁盘位置（该页的副本在磁盘上的位置）和修改标志（该页是否修改过）。

FIFO页面调度算法处理缺页中断.

计算机科学与技术系实验报告专业名称网络工程课程名称操作系统原理项目名称FIFO页面调度算法处理缺页中断班级 12网络工程（1）班学号 1204031030姓名方彬同组人员朱佳宝、王卫、凌含涛、胡星瑞实验日期 2014.12.02一、实验目的与要求：（1）熟悉、掌握先进先出FIFO算法，并实现用先进先出FIFO算法页面调度算法处理缺页中断.（2）理解基于先进先出FIFO的内存管理调度算法，更好的掌握算法的思想，结合实验理解算法更直观，深刻具体。

通过对先进先出FIFO的调度算法的模拟实验可以清楚的了解内存管理是如何调度的，以及加深对内存管理的了解。

二、实验内容1）任务分析：以无歧义的陈述说明实验任务，并明确规定：(a)输入的形式和输入值的范围；在输入文本框中输入，输入值的范围在0~6之间(b) 输出的形式；输出为缺页序列的表格(c) 程序所能达到的功能；输入页号，输出缺页序列，实现先进先出算法的模拟(d) 测试数据：包括正确的输入及其输出结果和错误的输入及其输出结果。

①输入值为空：②输入值越界：③正确的输入值：2）概要设计：说明本程序中用到的所有抽象数据类型的定义、主程序的流程以及各程序模块之间的层次(调用)关系。

本程序中定义了一个数组int[] mainstore = {3,2,1,0 };用于模拟主存存放页；此外还定义了一个数组int[] flag = {0,0,0,0,0,0,0 };用于表明页号的修改标志位，便于之后的操作。

该程序的只要流程如下：3）详细设计：实现概要设计中定义的所有数据类型，对每个操作只需要写出伪码算法；对主程序和其他模块也都需要写出伪码算法(伪码算法达到的详细程度建议为：按照伪码算法可以在计算机键盘直接输入高级程序设计语言程序)；画出函数和过程的调用关系图。

using System;using System.Collections.Generic;using ponentModel;using System.Data;using System.Drawing;using System.Linq;using System.Text;using System.Threading.Tasks;using System.Windows.Forms;using lru;using change;namespace 操作系统{public partial class Form1 : Form{public Form1(){InitializeComponent();}//定义一个窗口类，在类里面定义一个窗口int[] mainstore = {3,2,1,0 };//定义数组用于存放页int[] flag = {0,0,0,0,0,0,0 };//定义修改标志位的数组int blo = 0;//用来控制在表格的哪一列输出页号序列private void button1_Click(object sender, EventArgs e)//定义一个事件响应，即对输入进行操作{if (string.IsNullOrEmpty(txt.Text))MessageBox.Show("请输入页号！");else if (int.Parse(txt.Text) > 6 || int.Parse(txt.Text) < 0)MessageBox.Show("输入页号不合法，请重新输入！");//判断输入是否合法else{int page = int.Parse(txt.Text);int i=0;if (page != mainstore[0] && page != mainstore[1] && page != mainstore[2] && page != mainstore[3])//插入页内存中不存在，进行FIFO算法{int lll;lll = mainstore[0];if (flag[mainstore[0]] == 0)//修改标志位为0，直接覆盖{mainstore[0] = page;flag[lll] = 1;}Else//修改标志位为1，数组执行FIFO{for (i = 0; i < 3; i++)mainstore[i] = mainstore[i + 1];mainstore[3] = page;}MessageBox.Show("当前调走页号"+lll.ToString ()+"\n存入页号为"+page.ToString ());l0.Text = "0";l1.Text = "0";l2.Text = "0";l3.Text = "0";l4.Text = "0";l5.Text = "0";l6.Text = "0";//标志位初始化；for (int j = 0; j < 4; j++){if (mainstore[j] == 0)l0.Text = "1";if (mainstore[j] == 1)l1.Text = "1";if (mainstore[j] == 2)l2.Text = "1";if (mainstore[j] == 3)l3.Text = "1";if (mainstore[j] == 4)l4.Text = "1";if (mainstore[j] == 5)l5.Text = "1";if (mainstore[j] == 6)l6.Text = "1";}//根据插入页号，将标志位置1for (int k = 0;k < 7; k++){if (lll == 0)ll0.Text = "1";if (lll == 1)ll1.Text = "1";if (lll == 2)ll2.Text = "1";if (lll == 3)ll3.Text = "1";if (lll == 4)ll4.Text = "1";if (lll == 5)ll5.Text = "1";if (lll == 6)ll6.Text = "1";}//根据情况，将修改标志位置1}else{MessageBox.Show("该页已在主存中！" );}blo++;if(blo==1){txt10.Text = mainstore[0].ToString();txt11.Text = mainstore[1].ToString();txt12.Text = mainstore[2].ToString();txt13.Text = mainstore[3].ToString();}else if(blo==2){txt20.Text = mainstore[0].ToString();txt21.Text = mainstore[1].ToString();txt22.Text = mainstore[2].ToString();txt23.Text = mainstore[3].ToString();}else if(blo==3){txt30.Text = mainstore[0].ToString();txt31.Text = mainstore[1].ToString();txt32.Text = mainstore[2].ToString();txt33.Text = mainstore[3].ToString();}else if(blo==4){txt40.Text = mainstore[0].ToString();txt41.Text = mainstore[1].ToString();txt42.Text = mainstore[2].ToString();txt43.Text = mainstore[3].ToString();}else if(blo==5){txt50.Text = mainstore[0].ToString();txt51.Text = mainstore[1].ToString();txt52.Text = mainstore[2].ToString();txt53.Text = mainstore[3].ToString();}else if(blo==6){txt60.Text = mainstore[0].ToString();txt61.Text = mainstore[1].ToString();txt62.Text = mainstore[2].ToString();txt63.Text = mainstore[3].ToString();}else if(blo==7){txt70.Text = mainstore[0].ToString();txt71.Text = mainstore[1].ToString();txt72.Text = mainstore[2].ToString();txt73.Text = mainstore[3].ToString();}else if(blo==8){txt80.Text = mainstore[0].ToString();txt81.Text = mainstore[1].ToString();txt82.Text = mainstore[2].ToString();txt83.Text = mainstore[3].ToString();}//根据插入数量，决定在输出表的指定列输出}}private void 刷新ToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e){Form1 the_new = new Form1();the_new.Show();}private void 退出ToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e){this.Close();}4）调试分析：(a)调试过程中遇到哪些问题，是如何解决的；Q1：一开始的程序只能输入9个页号序列，超过之后就不能够再显示新的页号序列；（定义了一个变量BLO，用于记录输入页号数量，做求模运算mod 9,这样当超过九个之后又会从第一列开始覆盖）Q2：考虑到程序的用户友好性，增加了序列刷新功能，刷新输出区域；（定义了一个button，点击后将输出区域初始化）Q3：开始没有理解修改标志位的作用，所以功能没有实现；（经过与同学的讨论，定义了一个数组flag[]，将页号作为flag[]的下标选择置1或置0）(b) 算法的时空分析：算法的时间复杂度和空间复杂度分析；5）测试结果：包括输入和输出，测试数据应该完整和严格。

缺页中断处理过程和页面置换算法

缺页中断处理过程和页面置换算法是计算机内存管理中的重要概念。

缺页中断是指当程序访问的页面不在内存中时，产生的一种异常。

页面置换算法则是用于在内存中找不到空闲页面时，选择哪个页面将其移出内存，以便为新的页面腾出空间。

下面将详细介绍缺页中断处理过程和页面置换算法的原理及实现。

一、缺页中断处理过程当程序访问一个页面时，首先会检查页表，页表是一个记录了虚拟页号与物理页号映射的数据结构。

如果所要访问的页面在内存中，则直接使用；如果页面不在内存中，则会产生缺页中断。

缺页中断处理过程如下：1. 当发生缺页中断时，CPU会停止当前正在执行的指令，并将控制权交给操作系统。

2. 操作系统收到缺页中断请求后，会查找该页面在磁盘中的位置，并读取该页面数据到内存中。

3. 在内存中找到空闲的页面，将读取的页面数据写入该空闲页面。

4. 更新页表，将虚拟页号与物理页号的映射关系记录到页表中。

5. 重新启动CPU，继续执行之前被中断的指令。

二、页面置换算法当内存中没有空闲页面时，需要选择一个页面将其移出内存，为新的页面腾出空间。

页面置换算法就是用来确定哪个页面被替换的规则。

下面介绍几种常见的页面置换算法：1. 先进先出（FIFO）算法：FIFO算法选择最早进入内存的页面进行替换。

实现时可以使用一个队列来记录每个页面进入内存的时间，当需要替换页面时，选择队列头部的页面进行替换。

FIFO算法简单易实现，但性能较差，可能导致常用页面被频繁替换。

2. 最近最少用（LRU）算法：LRU算法选择最久未使用的页面进行替换。

实现时需要维护一个使用频率的链表，当发生缺页中断时，选择链表头部的页面进行替换。

LRU算法理论上较优，但实现复杂，需要维护链表和访问计数。

3. 最佳置换（OPT）算法：OPT算法选择未来最长时间内不再被访问的页面进行替换。

这是一个理想化的算法，实际中无法实现，但可以用来评估其他算法的性能。

4. 时钟（CLOCK）算法：CLOCK算法结合了FIFO算法和LRU算法的特点，选择距离当前时间最近且最久未使用的页面进行替换。

缺页中断处理过程

(a)
20KB+3000 call 100 23KB
(b)
20KB+3000 call 20580 23KB
(c)
22KB+3000 call 22628 25KB
LOGO 13 (d)
第三章存储管理 3.2 固定分区存储管理
正文 3.2.2. 地址的定位方式和静态重定位
.(1) 绝对定位方式即在程序装入内存之前，程序指令中的地址就已经是绝对地址，已经正确地反映了它将要进入的存储区位置。
可执行存储器
辅存
计算机对所存信息访问机制访问所耗时间
进程可在很少的时钟周期使很少的时钟周期用一条Load或store指令访问可执行存储器
通过I/O设备访问辅存
远高于前者，一般相差3个数量级甚至更多（因访问
中涉及到中断、设备驱LO动GO 4
程序以及物理设备的运行）
第三章存储管理 3.1 存储管理综述
正文
3.1.2 高速缓冲存储器的工作原理
1、高速缓冲存储器 CACHE是一个高速度、小容量的缓冲存储器，存储
CPU最经常访问的指令或数据，一般用SRAM芯片构成，其全部功能由硬件实现，对程序员是透明的。
CACHE用于解决 CPU与主存间的速度匹配问题，其理论依据是程序访问的局部性原理。
LOGO 5
第三章存储管理 3.1 存储管理综述
正文
为了使主存与cache之间映射，将主存与缓存都分在若干个块，每个块包含若干个字，并使块的大小相等。
将主存n位地址分为高m位和低b位，缓存地址也分成高c位和低b位。主存的块数M=2m远大于缓存的块数C=2c 块。
由于缓存的块数远小于主存的块数，一个缓存块不能唯一、永久地对应一个主存块，每个缓存块需设一个标记，用来表示当前存放的是哪一个主存块，该标记的内容相当于主存块的编号（即主存地址的高m位）。

操作系统第四章答案

第四章存储器管理. 为什么要配置层次式存储器？答：这是因为：.设置多个存储器可以使存储器两端地硬件能并行工作..采用多级存储系统，特别是技术，这是一种减轻存储器带宽对系统性能影响地最佳结构方案..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地压力.增加中寄存器地数量，也可大大缓解对存储器地压力.、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？答：（）绝对装入方式：绝对装入方式只能将目标模块装入到内存中事先指定地位置.在多道程序环境下，编译程序不可能预知所编译地目标模块应放在内存地何处，困此，绝对装入方式只适用于单道程序环境.（）可重定位装入方式：在多道程序环境下，所得到地目标模块地起始地址通常是从开始地，程序中地其它地址也都是相对于起始地址计算地.此时应采用可重定位装入方式，根据内存地当前情况，将装入模块装入到内存地适当位置.（）动态运行时装入方式：可重定位装入方式可将装入模块装入到内存中任何允许地位置，故可用于多道程序环境；但这种方式并不允许程序运行时在内存中移动位置.、何谓静态链接？何谓装入时动太链接和运行时地动态链接？答：、静态链接：在程序运行之前，先将各目标模块及它们所需地库函数，链接成一个完整地装配模块，以后不再拆开，我们把这种事先进行链接地方式称为静态链接方式、装入时动态链接：这是指将用户源程序编译后所得到地一组目标模块，在装入内存时，采用边装入边链接地链接方式.、运行时动态链接：这是指对某些目标模块地链接，是在程序执行中需要该（目标）模块时，才对它进行地链接.、在进行程序链接时，应完成哪些工作？答：静态链接、装入时动态链接、运行时动态链接；、在动态分区分配方式中，应如何将各空闲分区链接成空闲分区链？答：为了实现对空闲分区地分配和链接，在每个分区地起始部分，设置一些用于控制分区分配地信息，以及用于链接各分区所用地前向指针；在分区尾部则设置一后向指针，通过前、后向链接指针，可将所有地空闲分区链接成一个双向链，为了检索方便，在分区尾部重复设置状态位和分区大小表目.当分区被分配出去以后，把状态位由“”改为“”，此时，前、后向指针已无意义.、为什么要引入动态重定位？如何实现？答：. 为了在程序执行过程中，每当访问指令或数据时，将要访问地程序或数据地逻辑地址转换成物理地址，引入了动态重定位.. 可在系统中增加一个重定位寄存器，用它来装入(存放)程序在内存中地起始地址，程序在执行时，真正访问地内存地址是相对地址与重定位寄存器中地地址相加而形成地,从而实现动态重定位.、在采用首次适应算法回收内存时，可能出现哪几种情况？应怎样处理这些情况？答：、回收区与插入点地前一个空闲区相邻接，此时应将回收区与插入点地前一分区合并，不必为回收区分配新表项，而只需修改其前一分区地大小.、回收区与插入点地后一个空闲区相邻接，此时可将两分区合并，形成新地空闲区，但用回收区地首址作为新空闲区地首址，大小为两者之和.、回收区同时与插入点地前、后两个空闲区邻接，此时可将三个分区合并，使用前一个分区地表项和首址，取消后一个分区地表项，大小为三者之和.、回收区既不与前一个分区相邻接，也不与后一个分区相邻接，这时应为回收区单独建立一新表项，填写回收区地首址和大小，并根据其首址插入到空闲链中地适应位置.. 分区存储管理中常采用哪些分配策略？比较它们地优缺点.答：分区存储管理中常采用地分配策略有：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法..首次适应算法地优缺点：保留了高址部分地大空闲区，有利于后到来地大型作业地分配；低址部分不断被划分，留下许多难以利用地、小地空闲区，且每次分区分配查找时都是从低址部分开始，会增加查找时地系统开销..循环首次适应算法地优缺点：使内存中地空闲分区分布得更为均匀，减少了查找时地系统开销；缺乏大地空闲分区，从而导致不能装入大型作业..最佳适应算法地优缺点：每次分配给文件地都是最适合该文件大小地分区；内存中留下许多难以利用地小地空闲区..最坏适应算法地优缺点：给文件分配分区后剩下地地空闲区不至于太小，产生碎片地几率最小，对中小型文件分配分区操作有利；使存储器中缺乏大地空闲区，对大型文件地分区分配不利.. 在系统中引入对换后可带来哪些好处？答：能将内存中暂时不运行地进程或暂时不用地程序和数据，换到外存上，以腾出足够地内存空间，把已具备运行条件地进程或进程所需地程序和数据换入内存，从而大大地提高了内存地利用率.、为实现对换，系统应具备哪几方面地功能？答：兑换空间地管理，进程地换出，进程地换入.、在以进程为单位进行对换时，每次是否都将整个进程换出？为什么？答：. 以进程为单位进行对换时，每次都将整个进程换出；. 目地为了解决内存紧张地问题，提高内存地利用率.、为实现分页存储管理，需要哪些硬件支持？答：需要一台具有一定容量地内存及外存地计算机系统外，页表机制、缺页中断机构以及地址变换机构.、较详细地说明引入分段存储管理是为了满足用户哪几方面地需要.答：方便编程、信息共享、信息保护、动态增长、动态链接.、在具有快表地段页式存储管理方式中，如何实现地址变换？答：物理地址该段在主存地起始地址页框号*大小页内地址.. 为什么说分段系统较之分页系统更易于实现信息共享和保护?答：.对于分页系统，每个页面是分散存储地，为了实现信息共享和保护，则页面之间需要一一对应起来，为此需要建立大量地页表项；.而对于分段系统，每个段都从开始编址，并采用一段连续地地址空间，这样在实现共享和保护时，只需为所要共享和保护地程序设置一个段表项，将其中地基址与内存地址一一对应起来即可.、分页和分段存储管理有何区别？答：主要表现在（）页是信息地物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减内存地外零头，提高内存地利用率.或者说，分页仅仅是由于系统管理地需要而不是用户地需要.段则是信息地逻辑单位，它含有一组其意义相对完整地信息.分段地目地是为了能更好地满足用户地需要.（）页地大小固定且由系统决定，由系统把逻辑地址划分为页号和页内地址两部分，是由机器硬件实现地，因而在系统中只能有一种大小地页面；根据信息地性质来划分.（）分页地作业地址空间是一维地，即单一地线性地址空间，程序员只需利用一个记忆符，即可表示一个地址；而分段地作业地址空间则是二维地，程序员在标识一个地址时，即需给出段名，又需给出段内地址.. 试全面比较连续分配和离散分配方式.答：（）连续分配是指为一个用户程序分配一个连续地地址空间，包括单一连续分配方式和分区式分配方式，前者将内存分为系统区和用户区，系统区供操作系统使用，用户区供用户使用，是最简单地一种存储方式，但只能用于单用户单任务地操作系统中；分区式分配方式分为固定分区和动态分区，固定分区是最简单地多道程序地存储管理方式，由于每个分区地大小固定，必然会造成存储空间地浪费；动态分区是根据进程地实际需要，动态地为之分配连续地内存空间，常用三种分配算法: 首次适应算法，该法容易留下许多难以利用地小空闲分区，加大查找开销；循环首次适应算法，该算法能使内存中地空闲分区分布均匀，但会致使缺少大地空闲分区；最佳适应算法，该算法也易留下许多难以利用地小空闲区；（）离散分配方式基于将一个进程直接分散地分配到许多不相邻地分区中地思想，分为分页式存储管理，分段存储管理和段页式存储管理. 分页式存储管理旨在提高内存利用率，满足系统管理地需要，分段式存储管理则旨在满足用户(程序员)地需要，在实现共享和保护方面优于分页式存储管理，而段页式存储管理则是将两者结合起来，取长补短，即具有分段系统便于实现，可共享，易于保护，可动态链接等优点，又能像分页系统那样很好地解决外部碎片地问题，以及为各个分段可离散分配内存等问题，显然是一种比较有效地存储管理方式；、虚拟存储器有哪些特征？其中最本质地特征是什么？答：多次性、对换性、虚拟性；值得说明地是，虚拟性是以多次性和对换性为基础地，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地程序和数据换至盘上时，才有可能实现虚拟存储器；而多次性和对换性又必须建立在离散分配地基础上.. 实现虚拟存储器需要哪些硬件支持？答：（）对于为实现请求分页存储管理方式地系统，除了需要一台具有一定容量地内存及外存地计算机外，还需要有页表机制，缺页中断机构以及地址变换机构；（）对于为实现请求分段存储管理方式地系统，除了需要一台具有一定容量地内存及外存地计算机外，还需要有段表机制，缺段中断机构以及地址变换机构；、实现虚拟存储器需要几个关键技术？答：、分页请求系统、请求分段系统、在请求分页系统中，页表应包括哪些数据项？每项地作用是什么？答：、页号：将一个进程地逻辑地址空间分成若干个大小相等地片，成为页面或页，并对各页加以编号.、物理块号：内存空间分成与页大小相等地物理块，对物理块进行编号.、状态位：用于指示该页是否已调入内存，供程序访问时参考.、访问字段：用于记录本页在一段时间内被访问地次数，或记录本页最近已有多长时间未被访问.、修改位：表示该页调入内存是否被修改过.、外存地址：用于指示该页在外存上地地址，通常是物理块号，供调入该页时参考.、在请求分页系统中，应从何处将所需页面调入内存？答：外存.、在请求分页系统中，常采用哪几种页面置换算法？答：先来先服务，最近最久未使用，最佳置换算法.. 在请求分页系统中，通常采用哪种页面分配方式？答：三种分配方式：固定分配局部置换、可变分配全局置换、可变分配局部置换. . 在一个请求分页系统中，采用页面置换算法时，假如一个作业地页面走向为、、、、、、、、、、、，当分配给该作业地物理块数分别为和时，试计算在访问过程中所发生地缺页次数和缺页率，并比较所得结果.答：时，采用页面置换算法地缺页次数为次，缺页率为；时，采用页面置换算法地缺页次数为次，缺页率为.由此可见，增加分配给作业地内存块数，反而增加了缺页次数，提高了缺页率，这种现象被称为是现象.、实现算法所需要地硬件支持是什么？答：寄存器、栈.. 试说明改进型置换算法地基本原理.答：基本原理：在将一个页面换出时，如果该页已被修改过，便须将该页重新写回到磁盘上；但如果该页未被修改过，则不必将它写回磁盘上.在改进型算法中，除需考虑页面地使用情况外，还须再增加一个因素，即置换代价，这样，选择页面换出时，既要是未使用过地页面，又要是未被修改过地页面.、说明请求分段系统中地缺页中断处理过程？答：在请求分段系统中，每当发现运行进程所要访问地段尚未调入内存时，便由缺段中断机构产生一缺段中断信号，进入操作系统后由缺段中断处理程序将所需地段调入内存.缺段中断机构与缺页中断机构类似，它同样需要在一条指令地执行期间，产生和处理中断，以及在一条指令执行期间，可能产生多次缺段中断.缺段中断地处理过程如图所示.、如何实现分段共享？答：对于一个共享段，不同地进程可以各用不同地段号去共享该段.。

缺页中断的处理流程

缺页中断的处理流程
一、缺页中断的检测阶段
1.检测缺页中断
（1）CPU访问内存发现缺页
（2）操作系统接收到缺页异常信号
2.确认缺页类型
（1）缺页是否为无效页
（2）缺页是否为合法但不在内存中的页
二、缺页中断的处理阶段
1.选择缺页置换算法
（1）FIFO算法
（2）最近最久未使用算法（LRU）
2.确定置换页
（1）选择待替换的页
（2）检查待替换页的修改位
3.选择加载页
（1）确定需加载的页
（2）从磁盘读取页到内存
三、缺页中断的恢复阶段
1.更新页表
（1）将新加载的页添加到页表
（2）更新页表中的相关信息
2.恢复进程执行
（1）恢复进程执行的指令
（2）将控制权返回给用户程序
四、缺页中断的优化阶段
1.页面预调度
（1）提前将可能被访问的页面加载到内存（2）减少缺页中断的发生频率
2.页面置换算法优化
（1）评估不同置换算法的性能
（2）根据系统负载动态调整置换算法。

说明请求分段系统中的缺页中断处理过程。

请求分段系统（Paging System）是一种主存储器管理技术，将主存储器划分为大小相等的分页，每一页都有一个唯一的标识符。

当程序运行时，需要访问某一页内容，如果该页已经在主存储器中，则直接访问；如果该页不在主存储器中，则发生缺页中断（Page Fault）。

缺页中断是指程序访问主存储器中不存在的页，操作系统需要将该页从辅存储器中调入主存储器中，再进行访问。

缺页中断处理过程如下：
（1）CPU向主存储器提交请求，请求访问某一页的内容，主存储器检查该页是否在缓存中。

（2）如果该页在缓存中，则直接访问该页的内容，不需要进行任何操作。

（3）如果该页不在缓存中，则发生缺页中断，操作系统需要进行以下处理：
（4）保存当前进程的寄存器状态，将CPU的控制权交给操作系统。

（5）操作系统根据缺页中断的页号，从辅存储器中将该页调入主存储器中，并更新页表中的映射关系。

（6）操作系统再将控制权交还给CPU，CPU继续执行程序。

（7）程序再次请求访问该页的内容，此时该页已经在主存储器中，可以直接访问。

以上就是请求分段系统中缺页中断处理过程的具体步骤。

需要注意的是，由于缺页中断需要从辅存储器中调入页面，因此会带来一定的时间开销，影响程序的执行效率。

为了优化程序的性能，可以采用预取技术，在访问某一页之前，预先将其相邻的几页调入主存储器中，以减少缺页中断的发生。

请求分段系统的缺页中断处理过程是一个复杂的过程，需要CPU和操作系统紧密合作才能完成。

合理的优化策略可以有效降低程序的响应时间，提高系统的性能，是操作系统研究的重要问题之一。

什么是缺页中断

什么是缺页中断？
什么是缺页中断？
缺页中断就是要访问的页不在主存，需要操作系统将其调入主存后再进行访问。

缺页率:
在进行内存访问时，若所访问的页已在主存，则称此次访问成功；若所访问的页不在主存，则称此次访问失败，并产生缺页中断。

若程序P在运行过程中访问页面的总次数为S,其中产生缺页中断的访问次数为F,则其缺页率为：F/s.
例1．已知页面走向为1、2、1、3、1、2、4、2、1、3、4，且开始执行时主存中没有页面。

若只给该作业分配2个物理块，当采用FIFO页面淘汰算法时缺页率为多少？假定现有一种淘汰算法，该算法淘汰页面的策略为当需要淘汰页面时，就把刚使用过的页面作为淘汰对象，试问就相同的页面走向，缺页率又为多少？
解：根据所给页面走向，采用FIFO淘汰算法的页面置换情况如下：
页面走向 1 2 1 3 1 2 4 2 1 3 4
物理块1 1 1 3 3 2 2 1 1 4
物理块2 2 2 1 1 4 4 3 3
缺页缺缺缺缺缺缺缺缺缺
从上述页面置换图可以看出：页面引用次数为11次，缺页次数为9次，所以缺页率为9/11。

若采用后一种页面淘汰策略，其页面置换情况如下：
页面走向 1 2 1 3 1 2 4 2 1 3 4
物理块1 1 1 3 1 1 1 3 4
物理块2 2 2 2 4 2 2 2
缺页: 缺缺缺缺缺缺缺缺
从上述页面置换图可以看出：页面引用次数为11次，缺页次数为8次，所以缺页率为8/11。

缺页中断——精选推荐

缺页中断缺页中断就是要访问的页不在主存，需要操作系统将其调⼊主存后再进⾏访问。

在这个时候，被内存的⽂件实际上成了⼀个分页交换⽂件。

缺页中断的次数中断次数=进程所物理块数+页⾯置换次数。

系统抖动在请求分页存储管理中，从主存（DRAM）中刚刚换出（Swap Out）某⼀页⾯后（换出到Disk），根据请求马上⼜换⼊（Swap In）该页，这种反复换出换⼊的现象，称为系统颠簸，也叫系统抖动。

产⽣该现象的主要原因是置换算法选择不当。

1.如果分配给进程的存储块数量⼩于进程所需要的最⼩值，进程的运⾏将很频繁地产⽣缺页中断，这种频率⾮常⾼的页⾯置换现象称为抖动。

解决⽅案优化置换算法。

2.在请求分页存储管理中，可能出现这种情况，即对刚被替换出去的页，⽴即⼜要被访问。

需要将它调⼊，因⽆空闲内存⼜要替换另⼀页，⽽后者⼜是即将被访问的页，于是造成了系统需花费⼤量的时间忙于进⾏这种频繁的页⾯交换，致使系统的实际效率很低，严重导致系统瘫痪，这种现象称为抖动现象。

解决⽅案运⽤局部性原理优化置换算法。

危害：系统时间消耗在低速的I/O上，⼤⼤降低系统效率。

进程对当前换出页的每⼀次访问，与对RAM中页的访问相⽐，要慢⼏个数量级。

指两台或两台以上的计算机互通信息，现也泛指所有具有通讯及能⼒的设备之间的相互通信⼯作。

如⼀个机房可以构成⼀个局域，每台计算机都可以互相访问。

、智能⼿机等与计算机之间的通信也可以叫做联机。

⼀个城市所有的，也是联机系统。

当今的互联⽹就是⼀个巨⼤的联机系统，它联接的是世界上的所有⼯作中的计算机。

常见的联机应⽤有：联机帮助、联机服务、联机检索、、等。

与联机相反的是单机，指⼀台计算机独⽴完成某个任务。

当(例如终端和打印机等)直接连到计算机主机上,并在中央处理机控制下⼯作的状态称为联机。

联机时终端可将信息送往计算机,⽽打印机也可以打印计算机中的信息。

关于缺页率,终于弄明白了

计算用LRU和FIFO算法计算“缺页率”。

在一个虚拟存储管理系统中，假如系统分配给一个作业的内存物理块数是3，并且此作业的页面使用顺序为2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2，若采用FIFO和LRU置换算法，其产生的缺页次数分别为 (5) 和 (6) 。

(5) A．6 6) A．6B．7 B．7C．8 C．8D．9 D．9【解析】本题主要考查虚拟内存的页面调度算法。

题目中当采用FIFO时，其页面调度过程如下：2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2――――――――――――――2 2 2 2 5 5 5 53 3 3 33 3 3 3 2 2 2 2 2 5 51 1 1 4 4 4 4 4 2可知缺页次数为9。

同样若采用LRU算法，可计算其缺页次数为7。

【解答】FIFO：(按顺序置换)1.刚开始内存并没有这个作业，所以发生缺页中断一次。

作业的2号页进入内存。

(1次缺页中断)2.而页3又不在内存，又发生缺页中断一次。

作业页1进入内存。

(2次缺页中断)3.页2在内存，不发生缺页中断。

4.页1不在内存，发生缺页中断（内存中为2、3、1）。

(3次缺页中断)5.页5不在内存，发生缺页中断，页5进入内存，页2出（内存中为3、1、5）。

(4次缺页中断)6. 接下来调入页2，由于不在内存中（已被置换出来），发生缺页中断。

（内存中为1、5、2）(5次缺页中断)7. 接下来调入页4，由于不在内存中，发生缺页中断。

（内存中为5、2、4）(6次缺页中断)8.页5在内存，不发生缺页中断9. 接下来调入页3，由于不在内存中，发生缺页中断。

（内存中为2、4、3）(7次缺页中断)10. 页2在内存，不发生缺页中断11. 接下来调入页5，由于不在内存中，发生缺页中断。

（内存中为4、3、5）(8次缺页中断)12. 接下来调入页2，由于不在内存中，发生缺页中断。

（内存中为3、5、2）(9次缺页中断)缺页率：9/12LRU:（最近最少用的置换出去）1.刚开始内存并没有这个作业，所以发生缺页中断一次。