动态分区分配以及动态重定位分配四种方式
连续分配存储管理方式
7
固定分区分配示例
某系统的内存容量为256K，操作系统占用低地址的20K，其 余空间划分成4个固定大小的分区。如下图：
8
固定分区分配
例：在某系统中，采用固定分区分配管理方式，内存分区（单位字节） 情况如图所示，现有大小为1K、9K、33K、121K的多个作业要求进入内 存，试画出它们进入内存后的空间分配情况，并说明主存浪费多大？
适用于控制多个相同对象的场合 缺乏灵活性，小程序浪费空间，大程序无法装入 2. 分区大小不等 为了解决灵活性问题，将内存分为多个大小不等
的分区：小分区(较多)，中等分区(适量)，大分 区(少量)
4
固定分区分配
每个用户作业占用一个连续分区，作业的程序和数据一旦装 入分区后就不能再移动，通常采用静态地址重定位。
收。在可变式分区中，应该检查回收区与内存中前后空 闲区是否相邻，若相邻，则应进行合并，形成一个较大 的空闲区，并对相应的链表指针进行修改；若不相邻， 应将空闲区插入到空闲区链表的适当位置。
回收时的几种情况：
（1）上邻空闲区：合并，改大小 （2）下邻空闲区：合并，改大小、首地址。 （3）上、下邻空闲区：合并，改大小，取消下邻空闲区
5
固定分区分配
分区号 1 2 3 4
分区说明表示例
大小(KB) 始址
8
20
32
28
64
60
132
124
状态 已分配 已分配 已分配 未分配
6
固定分区分配
缺点： 分区数量是固定的，每个分区只能装入一道作业， 限制了系统能容纳的作业数。 分区大小是固定的，每个分区只能装入一道作业， 剩余空间无法再利用，造成浪费。
4.3 连续分配方式
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。
内核物理内存分配方式
内核物理内存分配是操作系统内核管理物理内存的过程，不同的操作系统可能采用不同的内存分配方式。
一般来说，常见的内核物理内存分配方式包括以下几种：
1. 固定分区分配（Fixed Partition Allocation）：
在这种方式下，物理内存被划分为若干固定大小的分区，每个分区用于分配给特定的内核模块或任务使用。
这种方式简单直观，但会导致内存碎片问题，限制了内存的灵活利用。
2. 动态分区分配（Dynamic Partition Allocation）：
这种方式下，物理内存被动态划分为不同大小的分区，内核可以根据需要动态分配和回收这些分区。
这种方式相对灵活，但也容易产生内存碎片，并且需要更复杂的内存管理算法来进行内存分配和回收。
3. 页式内存分配（Paging）：
在页式内存管理中，物理内存和逻辑内存都被划分为固定大小的页面（Page），内核将逻辑地址空间映射到物理地址空间的页面上。
这种方式可以有效解决内存碎片问题，但需要额外的页表来进行地址映射。
4. 段式内存分配（Segmentation）：
段式内存管理将逻辑地址空间划分为若干个段（Segment），每个
段的大小可以不同，而物理内存则被划分为相应的物理段。
内核通过段描述符来管理逻辑地址到物理地址的映射关系。
在实际的操作系统中，通常会综合利用以上多种内存分配方式，例如采用页式内存管理来解决内存碎片问题，同时结合动态分区分配来处理不同大小的内存请求。
内核物理内存分配的方式取决于操作系统的设计和内存管理算法的选择，不同的内存分配方式都有各自的优缺点，需要根据具体情况进行选择和权衡。
操作系统期末复习考点总结
第一章（1）操作系统（Operating System）：操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。
（2）操作系统最基本的特征：共享性、并发性（3）操作系统的特性：○1并发性：两个或多个事件在同一事件间隔发生；○2共享性：系统中的资源可供内存中多个并发进程共同使用，也称为资源共享或资源复用；○3虚拟技术：把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物；○4异步性：进程是以人们不可预知的速度，停停走走地向前推进的。
（4）OS的主要任务：为多道程序的运行提供良好的环境，保证多道程序能有条不紊地、高效地运行，并能最大程度地提高系统中各种资源的利用率和方便用户的使用。
（5）OS的功能：（1）处理机管理：对处理机进行分配，并对其运行进行有效的控制和管理；（6）存储器管理：内存分配、内存保护、地址映射（变换）、内存扩充；（3）设备管理：（4）文件管理：文件的存储空间管理、目录管理、文件的读／写管理和保护；（5）操作系统和用户之间的接口：命令接口、程序接口（系统调用组成）、图形接口（6）面向网络的服务功能（7）○1多道批处理系统（吞吐量、周转时间）：多道性、宏观上并发、微观上串行、无序性、调度性；○2分时系统（响应时间）：多路性、交互性、独占性、及时性；○3实时系统（实时性和可靠性）：（8）多道程序设计技术是操作系统形成的标志（9）分时系统：响应时间= 用户数*时间片，时间片=切换时间+处理时间（10）实时系统：系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。
（11）并发：两个或多个事件在同一时间间隔发生；并行：两个或多个事件在同一时刻发生。
（12）虚拟：通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。
（13）微内核ＯＳ结构：能实现ＯＳ核心功能的小型内核，并非一个完整的ＯＳ，与ＯＳ的服务进程（如文件服务器、作业服务器等）共同构成ＯＳ。
分区管理的分配策略
分区管理的分配策略分区管理是计算机操作系统中的重要概念，它将计算机的存储空间划分为若干个逻辑分区，以便更有效地管理和利用存储资源。
分区管理的分配策略是指在进行存储资源分配时，系统采取的具体方法和规则。
本文将介绍几种常见的分配策略，并探讨它们的优缺点。
一、连续分配策略连续分配策略是最简单、最常见的分配策略之一。
它将存储空间划分为若干个连续的分区，每个分区大小相等或不等。
当有新的作业需要分配存储空间时，系统会按照作业所需大小选择合适的分区进行分配。
如果找不到合适大小的连续分区，则会出现外部碎片。
连续分配策略的优点是实现简单，但缺点是容易产生碎片，降低存储空间的利用率。
二、非连续分配策略非连续分配策略是为了解决连续分配策略中的碎片问题而提出的。
它将存储空间分为多个不连续的分区，每个分区大小可以不同。
非连续分配策略采用链表的方式记录每个分区的使用情况，当有新的作业需要分配存储空间时，系统会在链表中找到合适大小的空闲分区进行分配。
非连续分配策略的优点是解决了碎片问题，但缺点是实现复杂，分配效率较低。
三、固定分区分配策略固定分区分配策略是将存储空间分为若干个固定大小的分区。
每个分区大小固定，不会发生变化。
当有新的作业需要分配存储空间时，系统会选择合适大小的空闲分区进行分配。
固定分区分配策略的优点是简单易实现，但缺点是会出现内部碎片，降低存储空间的利用率。
四、动态分区分配策略动态分区分配策略是为了解决固定分区分配策略中的内部碎片问题而提出的。
它将存储空间分为若干个大小不等的动态分区，每个分区可以根据作业的需求进行调整。
当有新的作业需要分配存储空间时，系统会选择合适大小的空闲分区进行分配，并根据作业的大小调整分区的大小。
动态分区分配策略的优点是解决了内部碎片问题，但缺点是实现复杂，分配效率较低。
五、基于页的分配策略基于页的分配策略是在分区管理中引入了页面的概念。
它将存储空间划分为若干个固定大小的页面，每个页面大小相等。
《操作系统》2个教案
《操作系统》2个教案《操作系统》教案章节名称：第四章存储器管理第1节程序的装⼊与链接第2节连续分配⽅式任课教师：（计算机科学系）张雪亚教材：《计算机操作系统》（汤⼦瀛编）（西安电⼦科技⼤学出版社）⼀、教学⽬的和要求1.回忆存储器的相关知识,为后⾯的学习打好基础.2.了解程序装⼊与链接的⼏种不同⽅法.3.熟悉连续的内存分配⽅式4.掌握动态分区分配的实现⽅法⼆、教学重点及难点1. 重点：动态分区分配，可重定位分区分配.2. 难点：重定位的基本概念：①为何引⼊?②如何实现?动态分区分配：①数据结构②分配算法③分配过程三、学时分配第⼀课时:引⾔,程序的装⼊⽅法,程序的连接⽅法.第⼆课时:连续分配的四种⽅式,作业.四、教学⽅法1．课堂讲授。
2．课后实验。
五、教学⼿段课堂讲授为主，如果有投影设备，可以使⽤多媒体课件向学⽣演⽰。
六、教学过程引⾔从这节课开始，我们将进⼊存储器管理的学习。
存储器是计算机系统的重要组成部分，近年来，存储器的容量虽然⼀直在不断的扩⼤，但仍然不能满⾜现代软件发展的需要，因此存储器仍然是⼀种宝贵⼜紧俏的资源。
所以如何对它加以有效的管理不仅直接影响到存储器的利⽤率，还对系统的性能有很⼤影响。
存储器的功能结构如下图所⽰，在本章中我们的主要研究对象是内存。
第⼀课时程序的装⼊和链接在多道程序环境下，程序要运⾏必须为之创建进程，⽽创建进程的第⼀件事，就是要将程序和数据装⼊内存。
如何将⼀个⽤户源程序变为⼀个可在内存中执⾏的程序，通常要经过以下⼏步：（1）编译:由编译程序（Compiler ）将⽤户源代码编译成若⼲个⽬标模块（ObjectModule ）。
（2）链接:由链接程序(Linker)将编译后形成的⽬标模块以及它们所需要的库函数，链接在⼀起，形成⼀个装⼊模块（Laod Module ）;（3）装⼊：由装⼊程序（Loader ）将装⼊模块装⼊内存。
⼀、程序的装⼊⽅法为了阐述上的⽅便，我们先介绍⼀个⽆须进⾏链接的单个⽬标模块的装⼊过程。
4.10 可重定位分区分配
多重分区分配
6.分区的保护
为了防止一个作业有意或无意地破坏操作系统或其它作 业。一般说来，没有硬件支持，实现有效的存储保护是困难的。 通常采取： 界限寄存器方式
保护键方式
两种措施，或二者兼而有之。
保护过程----防止地址越界
一般由硬件提供一对寄存器： 基址寄存器：存放起始地址 限长寄存器：存放长度 （上界寄存器/下界寄存器）
CH4.10 可重定位分区分配
4.10 可重定位分区分配
1. 动态重定位的引入
图 4-3-1 紧凑的示意
2. 动态重定位的实现
图 4-3-2 动态重定位示意图
3. 动态重定位分区分配算法
图 4-3-3 动态分区分配算法流程图
4.可重定位分区的优缺点
优点:解决了可变分区分配所引入的“外零头” 问题。消
1)界限寄存器保护
如果60K > 访问地址 访问地址 > =124K则产生 访问地址界中断
2)基址、限长寄存器保护
如果相对地址 > 限长寄存器的值则产生访问 地址界中断
防止操作越权
对于允许多个进程共享的存储区域，每个进程都有
自己的访问权限。如果一个进程对共享区域的访问违反
了权限规定，则发生操作越权，即读写保护。
除内存碎片，提高内存利用率。
缺点:提高硬件成本，紧凑时花费ＣＰＵ时间。
5.多重分区
以上讨论都是基于一个作业在主存中占据的是一个连续
分区的假定。
为了支持结构化程序设计，操作系统往往把一道作业分 成若干片段如子程序、主程序、数据组等）。这样，片段之 间就不需要连续了。 只要增加一些重定位寄存器，就可以有效地控制一道作 业片段之间的调用。 如下图作业Ａ、Ｂ分别被分成两个片段放进互不相连的 区域中。由两个变址寄存器实现控制。
分页与分段存储管理
分页与分段存储管理
4.4 基本分段存储管理方式
4.4.1 分段存储管理方式的引入
分页与分段存储管理
引入分段存储管理方式， 主要是为了满足用户和程序员
1)
2) 信息共享
3) 信息保护
4)
5) 动态链接
分页与分段存储管理
4.4.2 分段系统的基本原理
1. 分段
分页与分段存储管理
0
作业空间 (MAIN)＝0 段表
内存空间
0
3 0K 0 2 0K 0 1 5K 0
段号 段长 基址 (X)＝1 0 1 2 (S)＝3 3 3 0K 2 0K 4 0K 8 0K
(MAIN)＝0 3 0K (X)＝1 2 0K (D)＝2 1 5K (S)＝3 1 0K
4 0K
8 0K
(D)＝2
1 5K 1 20 K 1 0K 1 50 K
分页与分段存储管理
第四章 存储器管理
4.1 程序的装入和链接
4.2 连续分配方式
4.3 基本分页存储管理方式
4.4 基本分段存储管理方式
上节回顾
1. 四种内存连续分配方式： 单一连续分配：
分页与分段存储管理
固定分区分配：
动态分区分配：FF、CF、BF分配算法 动态重定位分区分配：重定位寄存器 2. 基本分页 页与物理块 地址结构
分页与分段存储管理
4.3 基本分页存储管理方式
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。
动态分区分配算法动态分区分配算法
2、可重定位装入方式(Relocation Loading Mode)
0 10000 1000 LOAD 1,2500 11000 LOAD 1,12500 2500 365 12500 365
5000 作业地址空间
15000
内存空间
图 4-3 作业装入内存时的情况
第四章 存 储 器 管 理
3、动态运行时装入方式(Dynamic Run-time Loading)
第四章 存 储 器 管 理
4.1.3 高速缓存和磁盘缓存
1、高速缓存
• 高速缓存：
– 容量大于寄存器，但比内存小，访问速度快于主存储器 – 根据程序执行局部性原理，将主存中一些经常访问的信 息存放在高速缓存中，减少访问主存储器的次数，提高 程序执行速度。
2、磁盘缓存
• 磁盘缓存
– 存放外部存储器中频繁使用的一部分磁盘数据和信息
– 为什么引入快表可加快分页系统存取指令和数据的速度？
第四章 存 储 器 管 理
本章要点（4/4）
• 分页和分段存储管理方式
– 由分页发展为分段，并进一步发展为段页式存储 管理方式的主要推动力是什么？
– 分段和段页式系统是如何管理作业的地址空间和 内存空间的，它们的地址变换是如何完成的？ – 试将分页系统与分段系统加以比较。
第四章 存 储 器 管 理
1、划分分区的方法
• 把内存划分为若干个固定 大小的连续分区。
• 分区的划分方法：
– 分区大小相等：只适合于多 个相同程序的并发执行（处 理多个类型相同的对象）。
Operating System
8M 8M
Operating System 8M 2M 4M 6M
8M
8M
操作系统第四次作业
1、在计算机体系结构中，为什么配置层次式存储器？答：（1）可以是硬件两端都可以并行工作；（2）采用多久存储，使用Cache技术，可以提高操作系统的效率；（3）减轻存储器存取的压力。
2、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的内存空间。
又可进一步分为单一连续分配、固定分区分配、动态分区分配和动态重定位分区分配四种方式。
连续分区方式可使一个进程分得一个连续的内存空间，这样一来有利于程序的执行，但同时又会产生很多的碎片，浪费大量的系统资源。
离散分区是采用段式或页式或段页式的分配方式将一个进程装入一些离散的内存中，这样有利于内存的利用，并且可以方便程序员在更大的空间进行编程工作。
综上可见，连续分配方式和离散分配方式各有各自的特点，应根据实际情况加以改进和利用。
3、某计算机系统提供24位虚存空间，主存为218B，采用分页式虚拟存储管理，页面大小为1KB。
假定用户程序产生了虚拟地址11123456（八进制），而该页面分得块号为100（八进制），说明该系统如何产生相应的物理地址且写出物理地址。
答：虚拟地址11123456（八进制）转化为二进制为：001 001 001 010 011 100 101 110根据题意有，其中前面为页号，而后10位为位移：001 001 001 010 01--------1 100 101 110。
又因为主存大小为218B，页面尺寸为1KB=210B，所以，主存共有218-10，即256块。
所以，块号为100(八进制)是合法地址，于是得出，物理地址为100与位移1 100 101 110并接，得到：八进制物理地址100 1 100 101 110。
4、有数组int A[100][100];元素按行存储。
在一虚存系统中，采用LRU淘汰算法，一个进程有3页主存空间，每页可以存放200个整数。
其中第1页存放程序，且假定程序已在主存。
程序A：for(int i=0;i<100;i++)for(int j=0;j<100;j++) a(i,j)=0; 程序B：for(int j=0;j<100;j++) for(int i=0;i<100;i++) a(i,j)=0;分别就程序A和B的执行进程计算缺页次数。
12存储器管理1
。
4.2.2 固定分区分配
分区式管理基本思想：
将内存划分成若干个连续区域，称为
分区。
每个分区只能存储一个程序，而且程 序也只能在它所驻留的分区中运行
。
1. 固定分区
预先把可分配的主存储器空间分割成 若干个连续区域，称为一个分区。每 个分区的大小可以相同也可以不同， 但分割后的分区大小固定不变， 每个分区装一个且只能装一个作业 存储分配：如果有一个大小合适的空 闲区, 则分配给进程 划分分区方法：大小相等、大小不等
源程序
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
1200 3456 。 。
名空间、地址空间、存储空间
1.逻辑地址与物理地址的映射
逻辑地址（相对地址，虚地址） ： 用户的程序目标代码通常采用相对地址的形式，其首 地址为0，其余指令中的地址都相对于首地址而编址。 不能用逻辑地址在内存中读取信息 物理地址（绝对地址，实地址） 内存中存储单元的地址，可直接寻址
110J1
0K 15K 38K 48K 68K 80K 85K 98K 110K 120K
空闲区表
始址 15K 48K 长度 23K 20K 30K 25K 12K 标志 未分配 未分配 未分配 空
J2
80K 85K 98K
空
J3 J5
已分配区表
始址 长度 标志
存储器的层次结构
1. 存储器的层次结构
2.各种存储器
高速缓存Cache： 少量的、非常快速、昂贵、易变的 内存RAM： 若干兆字节、中等速度、中等价格、易变的 磁盘： 数百兆或数千兆字节、低速、价廉、不易变 的
动态分区分配方式
第四章
存储器管理
第四章 存 储 器 管 理
本章要点（1/4）
• 目标：了解简单存储器的管理方式和它们的 实现方法。 • 重定位的基本概念
– – – – – 重定位的实质是什么，如何实现重定位？ 为什么要引入重定位？ 静态重定位适用于何种场合，它有何优缺点？ 动态重定位是为了解决什么问题而引入的？ 在连续分配方式、分页系统和分段系统中，分 别是如何实现动态重定位的？
第四章 存 储 器 管 理
本章要点（2/4）
• 动态分区分配方式
– 什么是动态内存分配？ – 在动态内存分配中如何提高内存利用率？
– 造成动态分区分配方式内存浪费的主要原因是什么，它 可以通过什么办法加以解决？
– 动态分区分配算法可采用哪两种数据结构来描述分区的 情况？可采用哪些算法来进行内存的分配和回收？ – 在采用不同的分配算法时，系统是如何组织空闲分区表 或空闲分区链的，它们又是如何进行分区的分配和回收 的。
• 由装入程序根据内存当时的实际使用情况，将装入模块装 入到内存的适当地方。 • 重定位：在装入时对目标程序中的指令和数据地址的修改 过程。 • 静态重定位：地址变换只是在装入时一次完成，以后不再 改变。 • 缺点：一个程序通常需要占用连续的内存空间，程序装入 内存后不能移动。不易实现共享。
第四章 存 储 器 管 理
– 为什么分段系统比分页系统更容易实现信息的共 享和保护？
第四章 存 储 器 管 理
本章内容
4.1 存储器的层次结构 4.2 程序的装入和链接 4.3 连续分配存储管理方式 4.4 对换（Swapping） 4.5 分页存储管理方式 4.6 分段存储管理方式
第四章 存 储 器 管 理
存储管理课后习题解答
表4-3给出了某系统中的空闲分区表，系统采用可变分区存储管理策略。 01 现有以下的作业序列：96k、20K、200K。若用首次适应算法和最佳
适应算法来处理这些作业序列，试问哪一种算法可以满足该作业序列 的要求？为什么？
【解答】略
02
01
01
01
在某系统中，采用固定分 区分配管理方式中，内存 分区（单位字节）情况如 图所示。现有大小为1k、 9k、33K 、121k的多个 作业要求进入内存，试画 出它们进入内存后的空间 分配情况，并说明主存浪 费多大？
【解答】该题有四个分区， 从图中可以看出，作业进
第一分区大小为8k，第
入系统后，第一分区剩余
二分区大小为32k，第三 空间为7k，第二分区剩
分区大小为120k，第四 余空间为23k，第三个分
分区大小为332k，该作 区剩余空间为87k，第四
业进入系统后的内存分配 个分区剩余空间为211k，
情况如下面的图4-2形所 主存空间浪费328k。
在采用页式存储管理系统中，某作业J的逻辑地址空间为4页 （每页2KB），且已知该作业的页面映像表4-9：试求有效逻 辑地址4865B所对应的物理地址。
【解答】该逻辑地址所对应的页号是 4865/2048=2，页内的偏移量为769，所 对应的物理地址为 6﹡2048+769=13057B。
示。
一○．有一个分页存储管理系统，页面大小为每页100字节。有一个50×50的整型数 组，按行连续存放，每个整数占两个字节，将数组初始化为0的程序描述如下：
int a[50][50]; int i,j; for(i=0;i<=49;i++) for( j=0;j<=49;j++) a[i][ j]=0; 若在程序执行时内存中只有一个存储块来存放数组信息，试问该程序执行时产生多
操作系统期末复习
1、操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。
2、操作系统的发展过程：单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统、实时系统、网络操作系统、分布式操作系统。
3、操作系统的类型一单道批处理系统：在系统运行过程中，内存中只有一个用户作业存在;把一批作业脱机输入到磁带/磁盘上;系统配上监督程序，使这批作业一个个自动处理;处理机使用权在监督程序和用户作业间切换。
4、多道批处理系统：内存中允许多道程序存在;存在作业后备队列和作业调度程序;有I/O操作或完成作业时，调入另一个作业。
假脱机工作方式：SPOOLING系统;优点：资源利用率高、系统吞吐量大、系统切换开销小。
缺点：无交互能力、作业平均周转时间长。
5、分时系统：为满足人机交互能力的需求、共享主机;分时服务：时间片;分时系统特征：多路性、交互性、独占性、及时性。
6、实时系统:系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。
实时系统的类型：实时控制系统、实时信息处理系统。
7、网络操作系统：高效可靠的网络通信能力，网络的连接；结构：C/S，Peer to Peer8、分布式操作系统：处理上的分布。
9、操作系统的特性：并发性(并行性和并发性区别); 共享性(互斥共享方式、同时访问方式）10、虚拟性：指通过某种技术把一个物理设备变为若干个逻辑上的对应物。
虚拟对象类型--虚拟机：分时系统；虚拟内存：虚存管理技术；虚拟设备：SPOOLING技术11、异步性：进程以人们不可预知的速度向前推进，但结果要保证是固定的。
原因：多道环境的复杂性。
12、操作系统的主要功能：①处理机管理－进程管理和调度；②存储器管理－物理内存的管理；③设备管理－外设的管理；④文件管理－外存空间的管理；⑤用户接口－方便用户使用13、进程的基本概念------1 前趋图：描述程序或程序段之间执行的前后关系。
分区的分配与回收的方法
分区的分配与回收的方法在计算机系统中，分区是指将硬盘等存储设备按照一定的规则进行划分，以便存储和管理数据。
分配与回收是指管理这些分区的过程，包括将空闲的分区分配给需要存储数据的程序或用户，以及回收已经不再需要的分区，释放存储空间。
下面将介绍几种常见的分区的分配与回收的方法。
1. 固定分区分配：这是一种常见的分区管理方法，将硬盘等存储设备划分为若干个固定大小的分区，并按照一定的规则分配给不同的程序或用户。
这种方法简单直观，但需要事先确定分区的大小，无法灵活地根据存储需求进行调整。
2. 动态分区分配：动态分区分配方法可以根据实际需要，将存储设备的空闲空间分割成不同大小的分区，并根据用户的存储需求将相应大小的分区分配给程序或用户。
这种方法相对于固定分区分配更加灵活，可以更好地利用存储空间，但对分区的管理和分配需要更复杂的算法和机制。
3. 动态分区回收：当一个程序或用户不再需要分配的分区时，动态分区回收方法将回收已分配的分区，并将其标记为空闲状态以供其他程序或用户使用。
常见的回收方法有首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法等。
这些算法根据空闲分区的大小进行选择，以便尽可能地利用空闲空间。
4. 垃圾回收：在一些特定的计算环境中，比如编程语言或操作系统中，存在垃圾对象的产生，这些对象占用了存储空间但不再被使用。
垃圾回收是一种自动化的过程，通过检测和回收这些垃圾对象的存储空间，以提高存储资源的利用率。
常见的垃圾回收算法有引用计数法、标记清除法和复制回收法等。
以上是几种常见的分区的分配与回收的方法。
根据实际的需求和计算环境的特点，可以选择合适的方法来进行分区管理，以提高存储资源的利用效率和系统的性能。
苏州科技大学-操作系统复习JU_JI自整
一、考试题型1.选择题40分20题2.名词解释题20分5题4分3.简答题30分5题6分4.分析题10分1题2021-7-5真题名词解释●操作系统⏹操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理的对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。
●死锁⏹多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局。
●临界资源⏹将一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源。
●文件⏹文件是由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合。
●虚拟盘解答●进程调度计算题●缺页置换计算题●分页存储管理是什么，地址转换图⏹分页式存储管理是将用户程序的地址空间分为若干个固定大小区域，称为“页”或“页面”。
相应的，也将内存空间分为若干个物理块或页框，页和块的大小相同。
这样可将用户程序的任一页放入任一物理块中，实现了离散分配。
⏹实现分页式存储管理所需的数据结构：页表。
⏹利用地址变换机构实现从逻辑地址到物理地址的转变换，通过页表来实现从页号到物理块号的变换，将逻辑地址中的页号转换为内存中的物理块号。
●文件主要操作⏹1、文件存储空间的管理⏹2、目录管理⏹3、文件的读、写管理和存取控制●设备管理器功能⏹1、缓冲管理⏹2、设备分配⏹3、设备处理⏹4、设备独立性和虚拟设备分析题●什么是SPOOLing系统，打印机后台进行打印时，SPOOLing提供了哪些功能？⏹通过SPOOLing技术便可将一台物理I/O设备虚拟为多台逻辑I/O设备，同样允许多个用户共享一台物理I/O设备。
⏹在实现后台打印时，SPOOLing 系统应为请求I/O的进程提供以下服务：⏹（1）由输出进程在输出井中申请一空闲盘块区，并将要打印的数据送入其中；⏹（2）输出进程为用户进程申请空白用户打印表，填入打印要求，将该表挂到请求打印队列。
⏹（3）一旦打印机空闲，输出进程便从请求打印队列的队首取出一张请求打印表，根据表中要求将要打印的数据从输出井传送到内存缓冲区，再由打印机进行打印。
动态分区分配以及动态重定位分配四种方式课件
页式分配中，页的大小是固定的，这样可 以简化内存管理。
逻辑地址结构
页面交换
逻辑地址由页号和页内偏移量组成，通过 页号定位到具体的物理内存页框。
当需要执行的程序超过物理内存容量时， 操作系统需要将一些暂时不用的页面交换 到磁盘上，以释放物理内存空间。
实现方式
页表
页表是页式分配的核心数据结构，用 于将逻辑地址转换为物理地址。页表 记录了每个逻辑页面在物理内存中的 位置。
优缺点分析 优点 01
利用率高：能够充分利用内存资源，避免 内存浪费。
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灵活性高：能够根据程序的需求动态调整内 存分区的大小。
04 缺点
复杂性高：需要额外的内存管理机制来维 护分区的创建和销毁。
05
06
碎片化问题：频繁的分区创建和销毁会导 致内存碎片化，降低内存利用率。
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优缺点分析
01
缺点
02
03
04
需要维护大量的段表，增加了 系统开销；
段的大小和位置动态改变，可 能导致内存碎片化；
段式分配不适合用于小规模内 存系统。
04
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页式分配
定义与特点
定义Biblioteka 固定页大小页式分配是一种内存管理方式，它将物理 内存划分为大小相等的多个页面，每个页 面称为一个页框。
利用率高：已释放的内存可以快速重 新分配给其他程序或进程使用，提高 了内存利用率。
缺点
管理复杂：需要维护内存页表等数据 结构，增加了内存管理的复杂性。
性能开销：需要进行内存页的换入换 出操作，增加了系统开销。
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CATALOGUE
段式分配
定义与特点
动态分区分配以及动态重定位分配四种方式39页PPT
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
动态分区分配以及动态重定位分配四种方式39页PPT
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
动态分区分配以及动态重定位分配四种方 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。 式
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分区号 1 2 3 4
大小 /KB 12 32 64 128
起址 /KB 20 32 64 128
状态 已分配 已分配 已分配 未分配
操作系统 24 KB 32 KB 64 KB 作业 A 作业 B 作业 C 128 KB 256 KB
(a) 分区说明表
(b) 存储空间分配情况
图 4-5
固定分区使用表
(2)空闲分区链。为 了实现对空闲分区的分 配和链接，在每个分区 的起始部分，设置一些 用于控制分区分配的信 息，以及用于链接各分 区所用的前向指针；在 分区尾部则设置一后向 指针，通过前、后向链 接指针，可将所有的空 闲分区链接成一个双向 链。
前 向 指+2
固定分区分配
固定分区式分配是最简单的一种可运行多道程序的 存储管理方式。这是将内存用户空间划分为若干个固定 大小的区域，在每个分区中只装入一道作业，这样，把 用户空间划分为几个分区，便允许有几道作业并发允许。 当有一空闲分区时，便可以再从外存的后备作业队列中 选择一个适当大小的作业装入该分区，当该作业结束时， 又可再从后备作业队列中找出另一作业调入该分区。
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2)循环首次适应算法(next fit) 该算法是由首次适应算法演变而成的。在为进程分配 内存空间时，不再是每次都从链首开始查找，而是从上 次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直至找 到一个能满足要求的空闲分区，从中划出一块与请求大 小相等的内存空间分配给作业。为实现该算法，应设置 一起始查寻指针，用于指示下一次起始查寻的空闲分区， 并采用循环查找方式，即如果最后一个(链尾)空闲分区 的大小仍不能满足要求，则应返回到第一个空闲分区， 比较其大小是否满足要求。找到后，应调整起始查寻指 针。该算法能使内存中的空闲分区分布得更均匀，从而 减少了查找空闲分区时的开销，但这样会缺乏大的空闲 分区。
内存分配 为了便于内存分配，通常将分区按大小进行排队，并 为之建立一张分区使用表，其中各表项包括每个分区的 起始地址、大小及状态(是否已分配)，见图4-5(a)所示。 当有一用户程序要装入时，由内存分配程序检索该表， 从中找出一个能满足要求的、尚未分配的分区，将之分 配给该程序，然后将该表项中的状态置为“已分配”； 若未找到大小足够的分区，则拒绝为该用户程序分配内 存。存储空间分配情况如图4-5(b)所示。
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图4-6 空闲链结构
分区分配算法 1)首次适应算法(first fit) FF算法要求空闲分区链以地址递增的次序链接。在分 配内存时，从链首开始顺序查找，直至找到一个大小能 满足要求的空闲分区为止；然后再按照作业的大小，从 该分区中划出一块内存空间分配给请求者，余下的空闲 分区仍留在空闲链中。若从链首直至链尾都不能找到一 个能满足要求的分区，则此次内存分配失败，返回。该 算法倾向于优先利用内存中低址部分的空闲分区，从而 保留了高址部分的大空闲区。这给为以后到达的大作业 分配大的内存空间创造了条件。其缺点是低址部分不断 被划分，会留下许多难以利用的、很小的空闲分区，而 每次查找又都是从低址部分开始，这无疑会增加查找可 用空闲分区时的开销。
动态分区分配
动态分配时根据进程的实际需要，动态地为之分配 空间。在实现可变分区分配时，将涉及到分区分配中所 用的数据结构、分区分配算法和分区的分配与回收操作 这样三个问题。
分区分配中的数据结构 为了实现分区分配，系统中必须配置相应的数据结构， 用来描述空闲分区和已分配分区的情况，为分配提供依 据。常用的数据结构有以下两种形式： (1)空闲分区表。在系统中设置一张空闲分区表，用 于记录每个空闲分区的情况。每个空闲分区占一个表目， 表目中包括分区序号、分区始址及分区的大小等数据项。
第四章 存储器管理
4.3
连续分配方式
连续分配方式，是指为一个用户程序分配一个连续 的内存空间。可分为单一连续分配、固定分区分配、动 态分区分配以及动态重定位分配四种方式。
单一连续分配
这是最简单的一种存储管理方式，但只能用于单用 户、单任务的操作系统中。采用这种存储管理方式时， 可把内存分为系统区和用户区两部分，系统区仅提供给 OS使用，通常是放在内存的低址部分；用户区是指除系 统区以外的全部内存空间，提供给用户使用。
划分分区的方法 可用下述两种方法将内存的用户空间划分为若干个固 定大小的分区： (1)分区大小相等，即使所有的内存分区大小相等。 其缺点是缺乏灵活性，即当程序太小时，会造成内存空 间的浪费；当程序太大时，一个分区又不足以装入该程 序，致使该程序无法运行。 (2)分区大小不等。为了克服分区大小相等而缺乏灵 活性的这个缺点，可把内存区划分成含有多个较小的分 区、适量的中等分区及少量的大分区。这样，便可根据 程序的大小为之分配适当的分区。
5)快速适应算法(quick fit) 该算法又称为分类搜索法，是将空闲分区根据其容量 大小进行分类，对于每一类具有相同容量的所有空闲分 区，单独设立一个空闲分区链表，这样，系统中存在多 个空闲分区链表，同时在内存中设立一张管理索引表， 该表的每一个表项对应了一种空闲分区类型，并记录了 该类型空闲分区链表表头的指针。空闲分区的分类是根 据进程常用的空间大小进行划分，如2 KB、4 KB、8 KB 等，对于其它大小的分区，如7 KB这样的空闲区，既可 以放在8 KB的链表中，也可以放在一个特殊的空闲区链 表中。
3)最佳适应算法(best fit) 所谓“最佳”是指每次为作业分配内存时，总是把能 满足要求、又是最小的空闲分区分配给作业，避免“大 材小用”。为了加速寻找，该算法要求将所有的空闲分 区按其容量以从小到大的顺序形成一空闲分区链。这样， 第一次找到的能满足要求的空闲区，必然是最佳的。孤 立地看，最佳适应算法似乎是最佳的，然而在宏观上却 不一定。因为每次分配后所切割下来的剩余部分总是最 小的，这样，在存储器中会留下许多难以利用的小空闲 区。
4)最坏适应算法(worst fit) 最坏适应分配算法要扫描整个空闲分区表或链表，总 是挑选一个最大的空闲区分割给作业使用，其优点是可 使剩下的空闲区不至于太小，产生碎片的几率最小，对 中、小作业有利，同时最坏适应分配算法查找效率很高。 该算法要求将所有的空闲分区按其容量以从大到小的顺 序形成一空闲分区链，查找时只要看第一个分区能否满 足作业要求。但是该算法的缺点也是明显的，它会使存 储器中缺乏大的空闲分区。最坏适应算法与前面所述的 首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法一起， 也称为顺序搜索法。