模拟基本分页式存储管理的地址转换
操作系统——页式存储管理
操作系统——页式存储管理分区式存储管理最⼤的缺点是碎⽚问题严重，内存利⽤率低。
究其原因，主要在于连续分配的限制，即它要求每个作⽤在内存中必须占⼀个连续的分区。
如果允许将⼀个进程分散地装⼊到许多不相邻的分区中，便可充分地利⽤内存，⽽⽆需再进⾏“紧凑”。
基于这⼀思想，产⽣了“⾮连续分配⽅式”，或者称为“离散分配⽅式”。
连续分配：为⽤户进程分配的必须是⼀个连续的内存空间。
⾮连续分配：为⽤户进程分配的可以是⼀些分散的内存空间。
分页存储管理的思想：把内存分为⼀个个相等的⼩分区，再按照分区⼤⼩把进程拆分成⼀个个⼩部分。
分页存储管理分为：实分页存储管理和虚分页存储管理⼀、实分页式存储管理实分页式存储最⼤的优点是内存利⽤率⾼，与⽬前流⾏的虚分页存储管理相⽐，具有实现简单，程序运⾏快的优点。
⽬前，飞速发展的硬件制造技术使得物理内存越来越⼤，因此我们认为，实分页式存储管理将是⼀种最有发展前途的存储管理⽅式。
1.1、基本原理假设⼀个⼤型饭店，所有的客房都是标准的双⼈间，部分客房已经住进客⼈，现在⼜有⼀个旅游团要求⼊住。
接待员统计了⼀下，对旅游团领队说：“贵团全体成员都能住下，两⼈⼀个房间，但是不能住在同⼀楼层了，因为每层空着的客房不够，更没有⼏个挨着的。
请原谅！”。
对于这样的安排，⼀般⼈不会感到奇怪。
因为旅游团本来就是由⼀位位个⼈或夫妻等组成的，⽽饭店的客房本来也是两⼈⼀间的，两⼈⼀组正好可住在⼀个客房⾥；另外，饭店⼏乎每天都有⼊住的和退房的客⼈，想在同⼀楼层找⼏间挨着的客房实在不容易。
①将整个系统的内存空间划分成⼀系列⼤⼩相等的块，每⼀块称为⼀个物理块、物理页或实页，页架或页帧（frame），可简称为块（block）。
所有的块按物理地址递增顺序连续编号为0、1、2、……。
这⾥的块相当于饭店的客房，系统对内存分块相当于饭店把⼤楼所有的客房都设计成标准的双⼈间。
②每个作业的地址空间也划分成⼀系列与内存块⼀样⼤⼩的块，每⼀块称为⼀个逻辑页或虚页，也有⼈叫页⾯，可简称为页（page）。
第16讲 存储器管理之请求分页存储管理方式
第十六讲存储器管理之请求分页存储管理方式1 基本概述请求分页管理是建立在基本分页基础上的，为了能支持虚拟存储器而增加了请求调页功能和页面置换功能。
基本原理：地址空间的划分同页式；装入页时，可装入作业的一部分(运行所需)页即可运行。
2 请求分页的硬件支持为实现请求分页，需要一定的硬件支持，包括：页表机制、缺页中断机构、地址变换机构。
2.1 页表机制作用：将用户地址空间的逻辑地址转换为内存空间的物理地址。
因为请求分页的特殊性，即程序的一部分调入内存，一部分仍在外存，因此页表结构有所不同。
如图：说明：（1）状态位P：指示该页是否已调入内存。
（2）访问字段A：记录本页在一段时间内被访问的次数或最近未被访问的时间。
（3）修改位M：表示该页在调入内存后是否被修改过。
若修改过，则换出时需重写至外存。
（4）外存地址：指出该页在外存上的地址。
2.2 缺页中断机构在请求分页系统中，每当所要访问的页面不在内存时，便产生缺页中断，请求OS将所缺的页调入内存。
缺页中断与一般中断的区别：（1）在指令执行期间产生和处理中断信号（2）一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断2.3 地址变换机构请求分页系统的地址变换机构。
是在分页系统地址变换机构的基础上，又增加了一些功能。
例：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，试将虚拟地址0A5C和093C 变换为物理地址。
解：虚拟地址为：页号（2^5=32）5位页内位移（1K =2^10=1024）10位物理地址为物理块号（2^4=16）4位因为页内是10 位，块内位移（1K =2^10=1024）10位虚拟地址OA5C对应的二进制为：00010 1001011100即虚拟地址OA5C的页号为2，页内位移为1001011100，由题意知对应的物理地址为：0100 1001011100即125C同理求093C。
分页式存储管理
”缺小页表”中断信号
SUN微系统公司的计算机采用的 三级分页结构。
• 为了避免进程切换时重新装入页表,硬件 可以支持多达4096个上下文，每个进程一 个；当一个新进程装入主存时,操作系统 分给一个上下文号，进程保持这个上下 文号直到终止。
物理地址形成
• 当CPU访问内存时,上下文号和逻辑地址一起送 入称作MMU(memory management unit)的地址转换 机构(现代计算机中的MMU完成逻辑地址到物理 地址的转换功能，通常它是由一个或一组芯片 组成，接受虚拟地址作为输入，物理地址作为 输出，直接送到总线上)，
• 具体做法是:把整个页表进行分页,分成一张张小 页表,每个小页表的大小与页框相同，例如每个 小页表形成的页面可以有1K(210)个页表表目。我 们可对小页表顺序编号,允许小页表分散存放在 不连续的页框中,为了进行索引查找,应该为这些 小页表建一张页目录表,其表项指出小页表所在 页框号及相关信息。
•
页内地址
4.3.2 相联存储器和快表
• 相联存储器 • 快表的格式 • 采用相联存储器后地址转换
采用相联存储器的方法后，地 址转换时间大大下降
假定访问主存的时间为100毫微秒，访问相联存 储器的时间为20毫微秒，相联存储器为32个单 元时查快表的命中率可达90%，于是按逻辑地 址进行存取的平均时间为：
• 解决后一个问题的方法如下，对于进程运行涉及 页面的小页表应放在主存,而其它小页表使用时再 行调入。为了实现这一点,需要在页目录表中增加 一个特征位,用来指示对应的小页表是否已调入内 存,地址转换机构根据逻辑地址中的dir,去查页目 录表对应表项,如未调入内存,应产生一个”缺小 页表”中断信号，请求操作系统将这张小页表调 入主存。
分页式存储管理及地址转换（网易笔试题）
分页式存储管理及地址转换（⽹易笔试题）昨天参加⽹易的笔试，被⼀个操作系统的分页式管理难住啦，本来就忘得差不多啦，地址给的还是16进制，真是就懵啦。
就把分页式存储管理⼜看了⼀遍，记录下。
1.分页式存储管理基本原理：分页式存储管理允许把进程分配到不相邻的分区中。
⾸先将进程的逻辑地址空间划分为⼤⼩相等的块，且块相对⽐较⼩，每个块称为⼀页（Page），由页号和页内地址组成；其次，将内存空间也划分为同样⼤⼩的块，每个块称为⼀页⾯（PageFrame）。
页：页号页内地址假设逻辑地址为A，页⾯⼤⼩为L，则页号和页内地址为：页号=A/L页内地址=A%L2.当进程将要运⾏时，操作系统会为进⼊内存的每个⽤户进程建⽴⼀张页表，记录进程逻辑地址空间的页号和内存物理地址空间中的页⾯号⼀⼀对应关系。
同时系统还会建⽴⼀张作业表，将当前运⾏的作业的页表地址进⾏登记。
对应关系如图所⽰：进程运⾏时，通过查找页表，就可以找到每页对应的物理页⾯号。
页表就是实现从页号到物理块号的地址映射。
3.地址转换地址转换时，先从页表控制寄存器中找到相应的页表，再以页号为索引去检索。
查找操作由硬件执⾏。
在执⾏检索之前，先将页号与长度进⾏⽐较，如果页号⼤于或等于页表长度，则表⽰本次所访问的地址已超越进程的。
于是，这⼀错误将被系统发现并产⽣⼀地址越界中断。
若未出现越界错误，则将始址与页号和页表项长度的乘积相加，便得到该表项在页表中的位置，于是可从中得到该页的物理块号，将之装⼊物理中。
与此同时，再将有效中的页内地址送⼊寄存器的块内地址字段中。
这样便完成了从到的变换。
右图⽰出了分页系统的地址变换机构。
⽹易的笔试题：23.有⽤户态进程A，其虚拟内存页为1KB，A占⽤了64页，内存⼤写为128KB，A进程将爱⼦到内存的页⾯和物理内存块的编号对应关系如下：页⾯编号物理内存块编号0 41 92 53 8请根据以上信息回答如下问题，并给出计算过程：1）虚拟地址为015D对应的物理地址是多少？2）物理地址为113C对应的虚拟地址为多少？3）进程A有⼀作业长度为8页，试图访问虚拟地址2A3D并保存整型1到该地址对应的物理地址空间，之后⼜尝试从该地址读取保存的数据，请问A进程这两次内存访问过程能否正常执⾏？并解释原因。
全国自考(操作系统)模拟试卷2(题后含答案及解析)
全国自考（操作系统）模拟试卷2(题后含答案及解析) 题型有：1. 单项选择题 2. 多项选择题 3. 填空题 4. 简答题 5. 综合题单项选择题1．下列选项中不是分时系统基本特征的是A．同时性B．独立性C．实时性D．交互性正确答案：C解析：分时操作系统的主要特点是：同时性、独立性、及时性、交互性。
由于分时系统按照时问片轮流为各进程服务，故不可能具有实时性。
2．处理器执行的指令被分成两类，其中一类称为特权指令，它只允许（）使用。
A．操作员B．联机用户C．操作系统D．目标程序正确答案：C解析：不允许用户程序中直接使用的指令称为特权指令，其余的称为非特权指令。
特权指令若允许用户程序直接使用，则可能会造成错误和混乱。
3．当用户程序执行访管指令时，中断装置将使中央处理器（）工作。
A．维持在目态B．从目态转换到管态C．维持在管态D．从管态转换到目态正确答案：B解析：访管指令是一条可在目态下执行的指令，但该指令可以让处理器从目态转换到管态。
4．进程所请求的一次打印输出结束后，将使进程状态从A．运行态变为就绪态B．运行态变为等待态C．就绪态变为运行态D．等待态变为就绪态正确答案：D解析：在打印时，由于该进程因为等待打印而让出处理器处于等待态。
外围设备(打印)工作结束，使等待外围设备(打印机)传输者结束等待，故由等待态变为就绪态。
5．UNIX把进程的数据段分成三部分，不包括A．用户栈区B．用户数据区C．系统工作区D．user区正确答案：D解析：UNIX把进程的数据段划分成三部分：用户栈区、用户数据区和系统工作区。
而系统工作区又由核心栈和user区两部分组成。
要注意隶属关系。
6．下面选项关于PSW的描述正确的是A．中断字寄存器简称为PSWB．PSW用来控制指令执行顺序并且保留和指示与程序有关的系统状态C．PSW一般由程序基本状态、中断码、中断响应装置三部分内容构成D．当前正在占用处理器的进程的PSW称为新PSW正确答案：B解析：程序状态字称为PSW，其功能是用来控制指令执行顺序并且保留和指示与程序有关的系统状态。
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：。
简述分页存储管理的原理
简述分页存储管理的原理
分页存储管理是一种内存管理方式，将内存分为若干个大小相等的页，将程序和数据按页为单位存储在内存中。
其原理是将程序和数据划分为固定大小的页，每一页都有一个唯一的页号，当程序和数据需访问时，通过页号可以快速地定位到对应的页，从而实现内存的读写操作。
在分页存储管理中，页表是关键的数据结构，用于将逻辑地址转换为物理地址。
每个进程都有自己的页表，其中包含了每个虚拟页对应的物理页号。
当程序需要访问某个虚拟地址时，操作系统会查询页表，将虚拟地址转换为物理地址，从而完成内存的读写操作。
分页存储管理具有以下优点：
1. 管理方便：将内存按页划分，可以方便地管理内存，避免出现碎片等问题。
2. 共享内存：多个进程可以共享同一物理页，提高内存利用率。
3. 安全性高：页表可以控制进程对内存的访问权限，增强了系统的安全性。
4. 方便交换：当内存不足时，可以将一部分页面交换到磁盘上，从而释放内存。
但是，分页存储管理也存在一些缺点，比如：
1. 硬件开销大：需要额外的硬件支持，如页表等数据结构，增加了系统的开销。
2. 内部碎片：由于页的大小是固定的，可能会出现内部碎片的
问题。
3. 页表开销大：随着进程的增多，页表的规模会变得越来越大，导致页表查找的开销增加。
总的来说，分页存储管理是一种重要的内存管理方式，可以方便地管理内存，提高内存利用率，增强系统的安全性。
但是，需要权衡其优缺点，在具体应用中进行选择。
操作系统课程设计报告
实践课设计报告课程名称操作系统课程设计模拟设计内存管理中的地址题目转换（动态分区、页式十进制）学院班级学号姓名指导教师年月日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 模拟设计内存管理中的地址转换（动态分区、页式十进制）初始条件：1．预备内容：阅读操作系统的内存管理章节内容，理解动态分区、页式、段式和段页式存储管理的思想及相应的分配主存的过程。
2．实践准备：掌握一种计算机高级语言的使用。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．下列内部存储器管理中地址转换，在完成指定存储管理技术中的地址转换基础上还可以选择其它内部存储器管理中的地址转换进行模拟设计并实现：⑴动态分区方案，用最先适用算法对作业实施内存分配，然后把作业地址空间的某一逻辑地址转换成相应的物理地址。
能够处理以下的情形：输入某一逻辑地址，程序能判断地址的合法性，如果合法，计算并输出相应的物理地址。
如果不能计算出相应的物理地址，说明原因。
⑵页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换（十进制）。
能够处理以下的情形：输入某一十进制逻辑地址，能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示“地址非法”；物理地址用十进制表示。
⑶页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换（八进制）。
能够处理以下的情形：输入某一八进制逻辑地址，能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示“地址非法”；物理地址用八进制表示。
⑷页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换（十六进制）。
能够处理以下的情形：输入某一十六进制逻辑地址，能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示“地址非法”；物理地址用十六进制表示。
⑸段式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换。
能够处理以下的情形：指定内存的大小，进程的个数，每个进程的段数及段大小；能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示地址非法的原因。
⑹段页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换。
简述分页存储管理的基本原理
简述分页存储管理的基本原理分页存储管理是一种常见的虚拟存储器管理技术，它将物理内存划分为固定大小的页框，将逻辑地址空间划分为固定大小的页，实现了逻辑地址和物理地址之间的映射关系。
它的基本原理是将进程的逻辑地址分为页号和页内偏移两部分，通过页表来查找并将逻辑地址映射到物理地址上。
分页存储管理的基本原理包括页表、页表项和地址转换三个重要组成部分。
页表是一个记录逻辑页与物理页对应关系的表格。
每个进程都有自己的页表，页表中的每一项都对应着进程逻辑地址空间的一个页。
页表项记录了逻辑页号和物理页框号之间的映射关系，以及一些控制位信息，如有效位、保护位等。
地址转换是指将逻辑地址转换为物理地址的过程。
当进程访问一个逻辑地址时，操作系统会根据逻辑页号在页表中查找对应的页表项，如果页表项的有效位为1，表示该页表项有效，可以进行地址转换；如果有效位为0，表示该页表项无效，说明该逻辑页还没有被装入内存，需要进行页面置换操作。
如果页表项有效，则将页表项中的物理页框号与页内偏移拼接成物理地址，供CPU访问。
分页存储管理的好处是实现了逻辑地址和物理地址的分离，进程可以使用连续的逻辑地址空间编程，而不需要关心物理内存的实际分布情况。
同时，分页存储管理也提供了更大的地址空间，使得进程可以使用更多的逻辑地址。
然而，分页存储管理也存在一些问题。
首先，由于页的大小固定，可能会出现内部碎片的问题，即一个页中只有部分空间被利用，导致内存利用率下降。
其次，地址转换的过程需要访问页表，增加了访问内存的开销。
此外，页表的大小和页的大小也会影响地址转换的效率。
为了解决分页存储管理的问题，还有一些相关的技术和方法。
例如，可以采用多级页表来减小页表的规模，提高地址转换的效率。
还可以引入页面置换算法来解决内存不够用的问题，例如最常见的LRU （最近最久未使用）算法和FIFO（先进先出）算法。
分页存储管理是一种重要的内存管理技术，通过将物理内存划分为固定大小的页框，将进程的逻辑地址划分为固定大小的页，实现了逻辑地址和物理地址之间的映射关系。
分页存储管理方式
练习题 【例4】：有一页式系统，其页表存放在主存中
①如果对主存的一次存取需要1.5μs,试问实现一次页面访 问的存取时间是多少? ②如果系统加有快表,平均命中率为85%,当页表项在快表 中时,其查找时间忽略为0, 试问此时的存取时间是多少?
答：若页表存放在主存中，则要实现一次页面访问需两次 访问主存：一次是访问页表，确定所存取页面的物理地 址（称为定位）。第二次才根据该地址存取页面数据。
① 将逻辑地址转换成二进制； ② 按页的大小分离出页号P和位移量W（低位部分是位
移量，高位部分是页号）；
③ 将位移量直接复制到内存地址寄存器的低位部分； ④ 以页号查页表，得到对应页装入内存的块号B，将
块号转换成二进制数填入地址寄存器的高位部分， 从而形成内存地址。
14
练习题：
例1：设有8页的逻辑地址空间，每页有1024个字节，它们被 映射到32块的物理存储区，那么逻辑地址的有效位是多少， 物理地址至少多少位？
越界保护
查页表前，将页号与PTR中的页表长度比较，超出
(>=)则越界
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页表寄存器 页表始址 址 页号（3) 页内地址
＋
页号 0 1 2 3
块号 1
b
页表
物理地址
分页系统地址变换机构
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具有快表的地址变换机构
对于基本的地址变换机构(无快表)，每存取一个数据， 需要访问两次内存
将页表全部放入。大作业虽然无法全部放入，但由于程序和数据访问的
局部性，也可以取得较好的效果。据统计：命中率>90%
13
分页管理中的地址映射问题
【注意】将逻辑地址线性分割求出页号P和页内位移W： 1、逻辑地址以十进制数给出： 页号P=逻辑地址 / 页大小
虚拟储存管理实验报告
一、实验目的1. 理解虚拟存储管理的基本概念和原理。
2. 掌握分页式虚拟存储管理的地址转换和缺页中断处理过程。
3. 学习并分析几种常见的页面置换算法，如FIFO、LRU、OPT等。
4. 比较不同页面置换算法的性能，提高对虚拟存储管理的认识。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3. 虚拟存储器模拟工具：虚拟机（VirtualBox）三、实验内容1. 模拟分页式虚拟存储器（1）定义分页式虚拟存储器的参数，如页大小、内存大小、虚拟地址空间大小等。
（2）创建页表，记录每个页在内存中的位置和是否已加载。
（3）模拟进程的指令序列，生成虚拟地址。
（4）根据虚拟地址进行地址转换，得到物理地址。
（5）处理缺页中断，选择合适的页面置换算法。
2. 页面置换算法模拟（1）实现FIFO（先进先出）页面置换算法。
（2）实现LRU（最近最少使用）页面置换算法。
（3）实现OPT（最优页面置换）算法。
3. 比较不同页面置换算法的性能（1）设置不同的页面置换算法，模拟进程运行。
（2）记录每次缺页中断时的页面命中率。
（3）比较不同页面置换算法的页面命中率，分析其性能。
四、实验结果与分析1. 分页式虚拟存储器模拟（1）通过模拟，成功实现了分页式虚拟存储器的地址转换和缺页中断处理过程。
（2）实验结果表明，分页式虚拟存储器能够有效地提高内存利用率，减少内存碎片。
2. 页面置换算法模拟（1）实现了FIFO、LRU和OPT三种页面置换算法。
（2）通过模拟，比较了三种算法在不同进程下的页面命中率。
3. 页面置换算法性能比较（1）FIFO算法的页面命中率较低，适用于进程较稳定的情况。
（2）LRU算法的页面命中率较高，适用于进程频繁访问同一页面的情况。
（3）OPT算法的页面命中率最高，但实现复杂度较高，适用于进程访问序列可预测的情况。
五、实验结论1. 通过本次实验，加深了对虚拟存储管理的基本概念和原理的理解。
《计算机操作系统》辅导之二(地址转换)
关于地址转换在计算机操作系统中，地址转换是存储管理的一个主要功能。
所谓地址转换就是将用户的逻辑地址转换成内存的物理地址，完成地址重定位。
需要指出的是，地址转换是操作系统的地址变换机构自行完成的，无需用户干预，这样我们使用操作系统时，才方便而可靠。
在这一章里，介绍的存储管理有分区管理（包括固定分区和可变分区）、分页管理、分段管理和段页式管理，其中分页管理的地址转换是重点和难点。
下面，我们结合三个例题对地址转换作详细地分析。
【例1】考虑一个由8个页面，每页有1024个字节组成的逻辑空间，把它装入到有32个物理块的存储器中，问：（1）逻辑地址需要多少二进制位表示？（2）物理地址需要多少二进制位表示？分析 在分页存储管理中，逻辑地址结构如下图所示。
p ；后一部分表示页内地址（页内位移）d 。
页号的地址位数决定了页的多少，假设页号有20位，则地址空间中最多可容纳的页面数为220，即1MB 个页面。
页内地址位数确定了每页的大小，若页内地址为12位，则每页大小为212，即2KB 。
同理，物理地址中块号的地址位数决定了块的数量。
由于页式存储管理内存空间块的大小与页面大小相同，所以物理地址中块内地址与逻辑地址中的页内地址位数相同。
解 因为页面数为8=23，故需要3位二进制数表示。
每页有1024个字节，1024=210，于是页内地址需要10位二进制数表示。
32个物理块，需要5位二进制数表示（32=25）。
（1）页的逻辑地址由页号和页内地址组成，所以需要3+10=13位二进制数表示。
（2）页的物理地址由块号和页内地址的拼接，所以需要5+10=15位二进制数表示。
【例2】若在一分页存储管理系统中，某作业的页表如下所示。
已知页面大小为1024字节，试将逻辑地址1011，2148，4000，5012转化为相应的物理地址。
分析 页式存储管理的地址结构是一维的，即逻辑地址（或物理地址）只用一个数值即可表示。
若给定逻辑地址A ，页面的大小为L ，则页号p 和页内地址d 可按照下式求得：p=int [A/L] d=A mod L其中，int 是取整函数（取数值的整数部分），mod 是取余函数（取数值的余数部分）。
存储管理作业(二)：分页分段管理与页面置换
存储管理作业（二）1、已知某系统页面长4KB，页表项4B，采用多级页表映射64位虚地址空间。
若限定最高层页表占1页，问它可以采用几级页表？2、设有一页式存储管理系统，向用户提供的逻辑地址空间最大为16页，每页2048B，内存总共有8个存储块。
试问逻辑地址至少应为多少位？内存空间有多大？3、在一分页存储管理系统中，逻辑地址长度为24位，页面大小为4096B，现有一逻辑地址为2FA6H，且第0、1、2页依次存放在物理块10、12、14中，问相应的物理地址为多少4、有一个页式虚存系统，某进程占用3个内存块，开始时内存为空，执行如下访问页号序列：0，1，2，3，4，1，2，0，5，1，0，1，2，3，2，4，5(1) 采用先进先出（FIFO）置换算法，缺页次数是多少？(2) 采用LRU置换算法，缺页次数是多少？(3) 若用最优（OPT）算法呢？5、(8分)设某计算机的逻辑地址空间和物理地址空间均为64KB，按字节编址。
若某进程最多需要6页(Page)数据存储空间，页的大小为1KB，操作系统采用固定分配局部置换策略为此进程分配4个页框(Page Frame)。
在时刻260前的该进程访问情况如下表所示(访问位即（1）该逻辑地址的对应的页号是多少？（2）若采用先进先出(FIFO)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。
46题)10ns，处理一次缺页的平均时间为108ns(已含更新TLB和页表的时间)，进程的驻留集大小固定为2，采用最近最少使用置换算法(LRU)和局部淘汰策略。
假设①TLB初始为空；②地址转换时先访问TLB，若TLB未命中，再访问页表(忽略访问页表之后的TLB更新时间)；③有效位为0表示页面不在内存，产生缺页中断，缺页中断后，返回到产生缺页中断的指令处重新执行。
设有虚地址访问序列2362H、1565H、25A5H，请问：(1) 依次访问上述三个虚地址，各需多少时间？给出计算过程。
虚拟存储的实现方法
虚拟存储的实现方法虚拟存储是计算机系统中的重要概念，它可以扩展系统的内存容量，使得计算机可以运行更大规模的程序。
虚拟存储的实现方法涉及到硬件和操作系统的协同工作，下面我们将详细介绍虚拟存储的实现方法。
一、虚拟存储的基本原理虚拟存储的基本原理是利用硬盘空间作为辅助存储器，将物理内存和磁盘空间结合起来，形成一种逻辑上连续的地址空间，从而使得程序可以访问比实际内存更大的地址空间。
在虚拟存储系统中，每个进程都有自己的虚拟地址空间，这样每个进程都认为自己在独占内存，而实际上多个进程共享物理内存和磁盘空间。
当一个进程需要访问某个虚拟地址空间中的数据时，操作系统会根据存储管理的算法将数据从磁盘加载到内存中，从而实现了虚拟存储的基本原理。
二、虚拟存储的实现方法1. 分页式虚拟存储分页式虚拟存储是一种常见的虚拟存储实现方法。
在这种方法中，虚拟地址空间和物理地址空间都被划分为固定大小的页，通常是4KB或者4MB。
当进程需要访问某个虚拟地址空间中的数据时，操作系统首先将虚拟地址转换成页号和页内偏移量，并根据页表将对应的物理页加载到内存中。
2. 分段式虚拟存储分段式虚拟存储是另一种常见的虚拟存储实现方法。
在这种方法中，虚拟地址空间被划分为多个段，每个段代表进程中的一个逻辑单元，比如代码段、数据段和堆栈段等。
每个段都有自己的段表，用来记录虚拟地址到物理地址的映射关系。
3. 页面与段式虚拟存储的结合在一些系统中，也可以将分页式和分段式虚拟存储结合起来。
这种方法将虚拟地址先转换成段号和页号，然后再根据段表和页表将数据加载到内存中。
这种方法既能够满足逻辑上连续的需求，又能够提高内存的利用率。
三、虚拟存储的管理虚拟存储的管理涉及到地址转换、页面置换、页面回收等问题。
地址转换是指将虚拟地址转换成物理地址的过程，通常通过页表或者段表来实现。
页面置换是指当内存中的页面不足时，选择哪些页面被换出到磁盘上，以便为新的页面腾出空间。
页面回收是指当一个进程结束时，释放其占用的内存空间，以便其他进程使用。
页式存储管理中地址转换
操作系统课程设计报告课程设计题目：页式存储管理中的地址变换作者所在系部：计算机科学与工程系作者所在专业：网络工程专业作者所在班级： B09521 作者姓名：作者学号： 200940521指导教师姓名：完成时间： 2011-12-12北华航天工业学院教务处制摘要页表的功能可以由一组专门的寄存器来实现。
一个页表项一个寄存器。
由于寄存器具有较高的访问速度，因而有利于提高地址变换的速度；但由于寄存器成本较高，且大多数现在计算机的页表又可能很大，是页表项的总数可达几千甚至几十万个，显然这些页表项不可能都用寄存器来实现，因此，页表大多驻留在内存中。
在系统中只设置页表寄存器PTR(Page-Table-Register)，在其中存放页表在的内存的始址和页表的长度。
平时，进程为执行时，页表的始址和页表长度存放在本进程的PCB中。
当调度程序调度到某进程时，才将这两个数据装入页表寄存器中。
因此，在单处理机环境下，虽然系统中可以运行多个进程，但只需一个页表寄存器。
当进程要访问某个逻辑地址中的数据时，分页地址变换机构会自动地将有效地址(相对地址)分为页号页内地址两部分，再以页号为索引去检索页表。
查找操作由硬件执行。
在执行检索之前，先将页号与页表长度进行比较，如果页号大于或等于页表长度，则表示本次所访问的地址已超越进程的地址空间。
于是，这一错误将被系统发现并产生一地址越界中断。
若未出现越界错误，则将页表始址与页号和页表项长度的乘积相加，便得到该表项在页表中的位置，于是可从中得到该页的物理块号，将之装入物理地址寄存器中。
与此同时，再将有效地址寄存器中的页内地址送入物理地址寄存器的块内地址字段中。
这样便完成了从逻辑地址到物理地址的变换。
在内存的管理的分页管理中，进程的存放是分为若干页的，这些可能存放在连续的内存中，也可能存放在不联系的内存中。
进程所分的页的大小与内存中块的大小相同。
在页表中存放着页与内存块的对应关系，调度进程时要先访问页表，将所需的页调入内存才能执行。
分页存储管理和分段存储管理
分页存储管理和分段存储管理1.采⽤相联存储器后地址转换过程，⽤图表⽰出来2.详述分段管理和分页管理的区别。
分页管理： 分页存储管理是将⼀个进程的逻辑地址空间分成若⼲个⼤⼩相等的⽚，称为页⾯或页，并为各页加以编号，从0开始，如第0页、第1页等。
相应地，也把内存空间分成与页⾯相同⼤⼩的若⼲个存储块，称为(物理)块或页框(frame)，也同样为它们加以编号，如0#块、1#块等等。
在为进程分配内存时，以块为单位将进程中的若⼲个页分别装⼊到多个可以不相邻接的物理块中。
由于进程的最后⼀页经常装不满⼀块⽽形成了不可利⽤的碎⽚，称之为“页内碎⽚”分段管理： 在分段存储管理⽅式中，作业的地址空间被划分为若⼲个段，每个段定义了⼀组逻辑信息。
例如，有主程序段MAIN、⼦程序段X、数据段D及栈段S等。
每个段都有⾃⼰的名字。
为了实现简单起见，通常可⽤⼀个段号来代替段名，每个段都从0开始编址，并采⽤⼀段连续的地址空间。
段的长度由相应的逻辑信息组的长度决定，因⽽各段长度不等。
整个作业的地址空间由于是分成多个段，因⽽是⼆维的，亦即，其逻辑地址由段号(段名)和段内地址所组成。
区别：（1）页是信息的物理(存储)单位,分页是为实现离散分配⽅式,以消减内存的零头,提⾼内存的利⽤率。
或者说,分页仅仅是由于系统管理的需要⽽不是⽤户的需要。
段则是信息的逻辑单位,它含有⼀组其意义相对完整的信息。
分段的⽬的是为了能更好地满⾜⽤户的需要。
（2）页的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,是由机器硬件实现的,因⽽在系统中只能有⼀种⼤⼩的页⾯;⽽段的长度却不固定,决定于⽤户所编写的程序的逻辑,通常由编译程序在对源程序进⾏编译时,根据信息的性质来划分。
3.P249 习题11。
答：（1）649 （2）1727 （3）2301 （4）140 （5）1956。
黄天实验五虚拟存储器管理实验报告
实验五虚拟存储器管理学号 1415251011 姓名黄天班级 14集成1班华侨大学电子工程系设计目的1、理解虚拟存储器概念。
2、掌握分页式存储管理地址转换和缺页中断。
设计内容与基本要求1、模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。
2、用先进先出页面调度算法处理缺页中断。
设计报告内容1、分页式存储管理和先进先出页面调度算法原理。
1).分页式存储管理原理在存储器管理中，连续分配方式会形成许多“碎片”，虽然可通过“紧凑”方法将许多碎片拼接成可用的大块空间，但须为之付出很大开销。
如果允许将一个进程直接分散地装入到许多不相邻的分区中，则无须再进行“紧凑”。
基于这一思想而产生了离散分配方式。
如果离散分配的基本单位是页，则称为分页存储管理方式。
在分页存储管理方式中，如果不具备页面对换功能，则称为基本分页存储管理方式，或称为纯分页存储管理方式，它不具有支持实现虚拟存储器的功能，它要求把每个作业全部装入内存后方能运行。
请求式分页系统是建立在基本分页基础上的，为了能支持虚拟存储器功能，而增加了请求调页功能和页面置换功能。
2).先进先出页面调度算法原理优先淘汰最早进入内存的页面，亦即在内存中驻留时间最久的页面。
该算法实现简单，只需把调入内存的页面根据先后次序链接成队列，设置一个指针总指向最早的页面。
但该算法与进程实际运行时的规律不适应，因为在进程中，有的页面经常被访问。
2、程序流程图LAB5_HT_14152510113、程序及注释。
#include<cstdio>#include<cstring>#define SizeOfPage 100 //定义页面#define SizeOfBlock 128#define M 4struct info//页表信息结构体{bool flag; //页标志，1表示该页已在主存，0表示该页不在主存long block;//块号4、运行结果以及结论。
分页存储管理系统中逻辑地址到物理地址的转换
解： （O是啥意思呢？H是十六进制） 法一，拼凑
1. A6F === 1010 0110 1111 2. 页面大小为1KB，所以，页面长度为10比特，所以，10 为页号，等于十进制2 3. 以题中条件，2对应物理块11，11转化为二进制为 1011, 加上页内地址 4. 1011 10 0110 1111 === 10 1110 0110 1111 === 2E6F
法二 ，10进制
1. A6F === 2671, 2671/1024 == 2 … 623 2. 11 * 1024 + 623 === 11887 === 2E6F
法三，16进制 1. 1024 === 400 2. A6F/400 === 2 … 26F 3. 11 === B 4. B*400+26F === 2E6F
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分页存储管理系统中逻辑地址到物理地址的转换
题目： 一分页存储管理系统中逻辑地址长度为16位，页面大小为1KB。现有一逻辑地址为OA6FH，且第0、1、2、3页依次存放在物理块3、7、 11、10中。逻辑地址OA6FH对应的物理地址为（ ）。
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break;
case 2:
printf("谢谢使用，不足之处请多多指教!\n");
exit(0);
default:
printf("选择错误，请重输\n");
}
}while(1);
return 0;
}
/*
设块长为64
该进程只有10页，且已经全部进入主存
*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define N 10
int base=0;//页表在主存中的起始地址设为0
int l=1;//页表项的长度设为1
struct Page{
int pno;//页号
int cno;//块号
}
int main()
{
menu();
int log_Addr,select;
Init_Page(p);
do{
printf("输入你的选择(1还是2):");
scanf("%d",&select);
switch(select)
{
case 1:
printf("输入指令的逻辑地址:");
scanf("%d",&log_Addr);
}
else
{
for(i=0;i<10;++i)
{
if(m==p[i].pno)
{
addr=p[i].cno*64+n;//访问物理地址，物理地址=内存块号*块大小+页内偏移量
printf("物理地址为:%d\n",addr);
printf("详细信息:\t页面号:%d\t块号:%d\t偏移量:%d\n\n",p[i].pno,p[i].cno,n);
}
}
}
return;
}
void menu()
{
prin------------------ \n");
printf("| 1.地址转换|\n");
printf("| 2.结束转换|\n");
printf(" -------------------------------- \n");
}p[N];
void Init_Page(Page p[])
{
int i;
int t[10]={0,2,4,5,11,16,18,30,31,39};
for(i=0;i<10;++i)
{
p[i].pno=i;
p[i].cno=t[i]+i;
}
return;
}
void change_Addr(Page p[],int log_Addr)
{
int m=log_Addr/64;//当前逻辑地址所对应的页号
int n=log_Addr%64;//偏移量
int addr;//当前逻辑地址所对应的物理地址
m=base+m*l;//访问页表，
int flag=0,i;
if(m>=N)
{
printf("所访问地址超过进程的地址空间，申请中断\n\n");//越界中断