《操作系统)(中国铁道)习题答案第四章

⒈计算机系统中存储器一般分为哪两级？各有什么特点？
答：计算机系统中存储器一般分为主存储器和辅助存储器两级。

主存储器简称主存，又称为内存，它由自然数顺序编址的单元(通常为字或字节)所组成，是处理机直接存取指令和数据的存储器，它速度快，但容量有限。

辅助存储器简称辅存，又称为外存，它由顺序编址的“块”所组成，每块包含若干个单元，寻址与交换以块为单位进行，处理机不能直接访问它，它须经过专门的启动入出过程与内存交换信息，它存取速度较慢，但容量远大于内存，实际上，现代计算机系统中用户的数据(或信息)都是保存在外存中。

⒉存储管理的目的是什么？
答：存储管理要实现的目的是：为用户提供方便、安全和充分大的存储空间。

所谓方便是指将逻辑地址和物理地址分开，用户只在各自逻辑地址空间编写程序，不必过问物理空间和物理地址的细节，地址的转换由操作系统自动完成；安全则是指同时驻留在内存的多道用户程序相互之间不会发生干扰，也不会访问操作系统所占有的空间。

充分大的存储空间是指利用虚拟存储技术，从逻辑上对内存空间进行扩充，从而可以使用户在较小内存里运行较大程序。

⒊存储管理的任务是什么？
答：存储管理是计算机操作系统软件的一部分，它负责完成对主存储器的地址转换，对主存储器进行分配与去配，解决多用户对主存储器的共享和保护，通过软件手段，实现对主存储器容量的扩充。

⒋地址转换可分为哪三种方式？比较这三种方式的优缺点。

答：由逻辑地址转化为物理地址的地址转换过程，按照转换的时间不同，可以分为3种方式：
①绝对装入方式②静态重定位方式③动态重定位方式
（第二问略）
⒌可变分区常用的分区算法有哪几种？它们各自的特点是什么？
答：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最差适应算法（第二问略）
⒍试用类C语言写首次适应算法的分配过程。

答：firstmatch(n)
{
p=Free;
while(p!=NULL)
{
if(p->size>=n)
{
if(p->size-n>=size)
p->size=p->size-n;
a=p;
p=p+n;
else
a=p;
remove(Free,p);
}
else
p=p->next
}
return a
}
⒎什么叫紧凑？为什么要进行紧凑？
答：为了解决碎片问题，可采用的一种方法是，将内存中的所有作业进行移动，使它们相邻接。

这样，原来分散的多个小分区便拼接成一个大分区，从而就可以把作业装入运行，这种通过移动，把多个分散的小分区拼接成大分区的方法被称为紧凑。

进行接凑的目的是为了提高内存的利用率。

⒏简述什么是覆盖？什么是交换？覆盖和交换的区别是什么？
答：覆盖，是指同一主存区可以被不同的程序段重复使用。

通常一个作业由若干个功能上相互独立的程序段组成，作业在一次运行时，也只用到其中的几段，利用这样一个事实，我们就可以让那些不会同时执行的程序段共用同一个主存区。

因此，我们把可以相互覆盖的程序段叫做覆盖。

交换，就是系统根据需要把主存中暂时不运行的某个(或某些)作业部分或全部移到外存，而把外存中的某个(或某些)作业移到相应的主存区，并使其投入运行。

覆盖技术的关键是提供正确的覆盖结构。

通常，一个作业的覆盖结构要求编程人员事先给出，对于一个规模较大或比较复杂的程序来说是难以分析和建立它的覆盖结构的。

因此，通常覆盖技术主要用于系统程序的主存管理上。

覆盖技术的主要特点是打破了必须将一个作业的全部信息装入主存后才能运行的限制。

在一定程度上解决了小主存运行大作业的矛盾。

交换技术的关键是设法减少每次交换的信息量。

为此，常将作业的副本保留在外存，每次换出时，仅换出那些修改过的信息即可。

同覆盖技术一样，交换技术也是利用外存来逻辑地扩充主存。

它的主要特点是打破了一个程序一旦进入主存便一直运行到结束的限制。

⒐简述分页存储管理方式的基本思想和页表的作用。

答：基本思想：在分页存储管理中将作业地址空间和存储空间按相同长度为单位进行等划分。

把每个作业的地址空间(逻辑空间)分成一些大小相同的片段，叫做页面或页(Page)。

把内存的存储空间也分成大小与页面相同的片段，叫做物理块或页框(Frame)。

在分配存储空间时，总是以块为单位，按照作业的页数分配物理块。

分配的物理块可以连续也可以不连续
页表的作用：实现从页号到物理块号的地址映射
⒑缺页中断和一般中断有哪些不同？
答：①在指令执行期间产生和处理中断信号
①一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断
⒒简述快表的作用。

答：提高了存取速度，使得指令执行速度大大加快
⒓简述段和页的区别。

答：分页和分段有许多相似之处，但是在概念上两者完全不通，主要表现在：
①页是信息的物理单位，分页是为了系统管理内存的方便而进行的，故对用户而言，分页是不可见的，是透明的；段是信息的逻辑单位，分段是作业逻辑上的要求，对用户而言，分段是可见的。

②页的大小是固定的，由系统决定；段的大小是不固定的，由用户作业本身决定。

③从用户角度看，分页的地址空间是一维的，而段的地址空间是二维的。

⒔什么叫虚拟存储器？
答：所谓虚拟存储器，是指仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的存储器系统。

具体地说，所谓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。

⒕局部性原理可以体现在哪两个方面？
答：时间局部性和空间局部性
⒖在分页虚拟存储管理方式中，常采用哪几种页面置换策略？
答：最佳置换算法、先进先出算法、最近最久未使用（LRU）算法、简单Clock 置换算法、改进型Clock置换算法、
⒗某虚拟存储区的用户空间共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，将逻辑地址0A5CH和093CH变换为物理地址。

答：125CH、113CH
⒘在一个分页虚拟存储管理方式中，采用LRU页面置换算法时，假如一个作业的页面走向为1、3、2、1、1、3、5、1、3、2、1、5，当分配给该作业的物理块数M分别是3和4时，试计算在访问过程中所发生的缺页次数和缺页率，并比较所得结果。

答：M是3时，缺页次数是6，缺页率是50％
M是4时，缺页次数是3，缺页率是25％
⒙试说明分页虚拟存储管理方式中缺页中断的处理过程。

答：当用户进程要求访问某一页时，如果该页还没有调入内存，则产生一缺页中断，系统进入相应的缺页中断处理过程。

首先，保存当前进程的CPU现场环境，从外存中找到该页，然后，查看当前内存是否有空闲空间调入该页，如果有则启动I/O，将该页由外存调入内存，同时修改页表，如果内存已满，则按照某种算法选择一页作为淘汰页调出，腾出空间后再调入。

当然如果被淘汰的页在内存中已经被修改过，则需将该页写回外存。

⒚实现LRU算法所需的硬件支持是什么？
答：利用移位寄存器或一个特殊的栈，以便在置换时能找到最近最久没有使用的页。

⒛如何实现分段共享？
答：利用段的动态链接很容易实现段的共享，一个共享段在不同作业中可具有不同的段号。

可通过设立一张共享段表来对段的共享进行集中管理，记录共享段的段号、段长、内存始址、存在位、外存始址等信息，并记录了有共享此分段的每个进程的情况以及进程的个数。