第 4 章 存储管理学习重点：（1）存储管理的任务和功能。（2）概念：逻辑（相对）地址、物理（绝对）地址、重定位、虚拟存储、分区分配存储管理（固定分区分配、可变式动态分区分配、可重定位分区分配、多重分区分配）。（3）动态分区分配的分配算法：首次适应法、循环适应法、最佳适应法和最坏适应法。（4）内存“扩充”技术：交換与覆盖；内存保护技术：存储保护键和界限寄存器。（5）请求页式存储管理：实现原理、页表的设计、请求淘汰換页算法（先进先出算法、循环检测法、LRU 最近最少使用页面先淘汰、LFU 最不经常使用的页面先淘汰、NUR 最近没有使用页面先淘汰、OPT 最优淘汰算法 replacement 和随机数淘汰页面算法）；页式存储管理优缺点。（6）段式存储管理特点；段页式存储管理特点。教学要求：（1）理解内存管理的任务和功能。（2）理解三级存储器结构：高速缓存、内存、外存。（3）掌握分区存储器管理方法：内存分配、内存扩充、内存保护。（4）掌握分页和分段概念，二者的主要区别。（5）掌握页式存储管理技术的实现思想，如何实现从逻辑地址到物理地址的转换。（6）掌握解分段存储管理技术的实现思想。（7）理解页面置换的先进先出法、循环检测法和最近最少使用置换法（LRU）等。（8）牢固掌握以下概念：逻辑地址、物理地址、可重定位地址、重定位、虚拟存储器。习题1、存储管理的主要功能是什么？答：存储管理的主要功能是解决多道作业的主存空间的分配问题。主要包括：（1）内存区域的分配和管理：设计内存的分配结构和调入策略，保证分配和回收。（2）内存的扩充技术：使用虚拟存储或自动覆盖技术提供比实际内存更大的空间。（3）内存的共享和保护技术。除了被允许共享的部分之外，作业之间不能产生干扰和破坏，须对内存中的数据实施保护。2、解释下列与存储管理有关的名词：（1）地址空间与存储空间答：目标程序所在的空间称为地址空间，即程序员用来访问信息所用的一系列地址单元的集合；存储空间是指主存中一系列存储信息的物理单元的集合。（2）逻辑地址与物理地址答：在具有地址变换机构的计算机中，允许程序中编排的地址和信息实际存放在内存中的地址有所不同。逻辑地址是指用户程序经编译后，每个目标模块以0 为基地址进行的顺序编址。逻辑地址又称相对地址。物理地址是指内存中各物理存储单元的地址从统一的基地址进行的顺序编址。物理地址又称绝对地址，它是数据在内存中的实际存储地址。（3）虚地址与实地址答：虚地址同逻辑地址，实地址同物理地址。（4）地址重定位答：重定位是把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程。根据重定位时机的不同，又分为静态重定位（装入内存时重定位）和动态重定位（程序执行时重定位）。（5）虚拟存储器答：虚拟存储器是一种存储管理技术，用以完成用小的内存实现在大的虚空间中程序的运行工作。它是由操作系统提供的一个假想的特大存储器。但是虚拟存储器的容量并不是无限的，它由计算机的地址结构长度所确定，另外虚存容量的扩大是以牺牲 CPU 工作时间以及内、外存交换时间为代价的。3、什么是请求页式管理？能满足用户哪些需要？答：请求页式管理的基本原理是将逻辑地址空间分成大小相同的页，将存储地址空间分块，页和块的大小相等，通过页表进行管理。页式系统的逻辑地址分为页号和页内位移量。页表包括页号和块号数据项，它们一一对应。根据逻辑空间的页号，查找页表对应项找到对应的块号，块号乘以块长，加上位移量就形成存储空间的物理地址。每个作业的逻辑地址空间是连续的，重定位到内存空间后就不一定连续了。此外，页表中还包括特征位（指示该页面是否在内存中）、外存地址、修改位（该页的内容在内存中是否修改过）等。页式存储管理在动态地址转换过程中需要确定某一页是否已经调入主存。若调入主存，则可直接将虚地址转换为实地址，如果该页未调入主存，则产生缺页中断，以装入所需的页。页式存储管理将不常用的页面调出内存，使内存的利用率高；虚拟的容量大，用户不必担心内存不够；不要求作业连续存放，有效地解决了“碎片”问题。4、简述什么是内存的覆盖和交换技术？两者有什么区别？答：在多道系统中，对换是指系统把内存中暂时不能运行的某部分作业写入外存交换区，腾出空间，把外存交换区中具备运行条件的指定作业调入内存。对换是以时间来换取空间，减少对换的信息量和时间是设计时要考虑的问题 。由于 CPU 在某一时刻只能执行一条指令，所以一个作业不需要一开始就全装入内存，于是将作业的常驻部分装入内存，而让那些不会同时执行的部分共享同一块内存区，后调入共享区的内容覆盖前面调入的内容，这就是内存的覆盖技术。两者的区别主要有：交换技术由操作系统自动完成，不需要用户参与，而覆盖技术需要专业的程序员给出作业各部分之间的覆盖结构，并清楚系统的存储结构；交换技术主要在不同作业之间进行，而覆盖技术主要在同一个作业内进行；另外覆盖技术主要在早期的操作系统中采用，而交换技术在现代操作系统中仍具有较强的生命力。5、分页式和分段式内存管理有什么区别？怎样才能实现共享和保护？答：段式与页式存储管理的比较如下表所示。段式 页式分段由用户设计划分，每段对应一个相应的的程序模块，有完整的逻辑意义。分页用户看不见，由操作系统为内存管理划分。段面是信息的逻辑单位 页面是信息的物理单位便于段的共享，执行时按需动态链接装入。页一般不能共享段长不等，可动态增长，有利于新数据增长。页面大小相同，位置不能动态增长。二维地址空间：段名、段中地址；段号、段内单元号一维地址空间管理形式上象页式，但概念不同 往往需要多次缺页中断才能把所需信息完整地调入内存实现页（段）的共享是指某些作业的逻辑页号（段号）对应同一物理页号（内存中该段的起始地址）。页（段）的保护往往需要对共享的页面（段）加上某种访问权限的限制，如不能修改等；或设置地址越界检查，对于页内地址（段内地址）大于页长（段长）的存取，产生保护中断。2、常用的内存管理方法有分区管理，页式管理，段式管理，段页式管理。3、动态存储分配时，要靠硬件地址变换机构实现重定位。4、在存储管理中常用虚拟存储器方式来摆脱主存容量的限制。5、在页式管理中，页式虚地址与内存物理地址的映射是由页表和硬件地址变换机构 完成的。6、在请求页式管理中，当硬件变换机构发现所需的页不在内存时，产生缺页中断信号，中断处理程序作相应的处理。7、置换算法是在内存中没有空闲页面时被调用的，它的目的是选出一个被淘汰的页面。如果内存中有足够的空闲页面存放所调入的页，则不必使用置换算法。8、在页式管理中，页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射，存储页表的作用是记录内存页面的分配情况。9、段式管理中，以段为单位分配内存，每段分配一个连续的内存区。由于各段长度不等，所以这些存储区的大小不一，而且同一进程的各段之间不要求连续。10、在段页式存储管理系统中，面向用户的地址空间是段式划分，面向物理实现 的地址空间是页式划分。11、文件的存储器是分成大小相等的物理块，并以它为单位交换信息。12、存储管理的目的是（ ）。A.方便用户 B.提高内存利用率C.方便用户和提高内存利用率 D.增加内存实际容量13、存储分配解决多道作业地址空间的划分问题。为了实现静态和动态存储分配，需采用地址重定位，即把1变成2，静态重定位由3实现，动态重定位由4实现。供选择的答案：1、2： A 页面地址 B 段地址 C 逻辑地址D 物理地址 E 外存地址 F 设备地址3、4： A 硬件地址变换机构 B 执行程序 C 汇编程序D 连接装入程序 E 调试程序 F 编译程序 G 解释程序（说明：汇编程序、解释程序、编译程序的作用是将源程序变为机器语言指令；调试程序是进行程序调试的一种工具。执行程序是可被计算机直接执行的机器代码程序。）14、在请求页式存储管理中，若所需页面不在内存中，则会引起（ ）。A.输入输出中断 B. 时钟中断C.越界中断 D. 缺页中断15、若处理器有 32 位地址，则它的虚拟地址空间为（ ）字节。A.2GB B.4GB C.100KB D.640KB16、虚拟存储技术是（ ）。A.补充内存物理空间的技术 B.补充相对地址空间的技术C.扩充外存空间的技术 D.扩充输入输出缓冲区的技术17、虚拟内存的容量只受（ ）的限制。A.物理内存的大小 B.磁盘空间的大小C.数据存放的实际地址 D.计算机地址位数18、（ ）是指将作业不需要或暂时不需要的部分移到外存，让出内存空间以调入其他所需数据。A.覆盖技术 B.交换技术C.虚拟技术 D.物理扩充19、外存（如磁盘）上存放的程序和数据（ ）。A可由 CPU 直接访问 B必须在 CPU 访问之前移入内存C是必须由文件系统管理的 D必须由进程调度程序管理20、分区管理要求对每一个作业都分配（ ）的内存单元。A.地址连续 B.若干地址不连续C.若干连续的帧 D.若干不连续的帧21、段页式存储管理汲取了页式管理和段式管理的长处，其实现原理结合了页式和段式管理的基本思想，即（ ）。A、用分段方法来分配和管理物理存储空间，用分页方法来管理用户地址空间。B、用分段方法来分配和管理用户地址空间，用分页方法来管理物理存储空间。C、用分段方法来分配和管理主存空间，用分页方法来管理辅存空间。D、用分段方法来分配和管理辅存空间，用分页方法来管理主存空间。22、（ ）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23、（ ）存储管理方式提供一维地址结构。A.固定分区 B.分段C.分页 D.分段和段页式24、分段管理提供（ ）维的地址结构。A.1 B.2 C.3 D.425、（ ）实现了段式、页式两种存储方式的优势互补。A.请求分页管理 B.可变式分区管理C.段式管理 D.段页式管理26、从下列有关存储管理的叙述中，选出四条正确叙述。A、在页式存储管理方案中，为了提高内存的利用效率，允许同时使用不同大小的页面；B、在虚拟存储方式下，程序员编制程序时不必考虑主存的容量，但系统的吞吐量在很大程度上依赖于主存储器的容量；C、固定分区式管理是针对单道系统的内存管理方案；D、可重定位分区管理可以对作业分配不连续的内存单元；E、利用交换技术扩充内存时，设计时必须考虑的问题是：如何减少信息交换量、降低交换所用的时间；F、在现代操作系统中，不允许用户干预内存的分配；G、采用动态重定位技术的系统，目标程序可以不经任何改动，而装入物理内存；H、页式存储管理中，一个作业可以占用不连续的内存空间，而段式存储管理，一个作业则是占用连续的内存空间。27、以下存储管理技术中，支持虚拟存储器的技术是（ ）。A动态分区法 B可重定位分区法 C请求分页技术 D对换技术28、在请求分页系统中，LRU 算法是指（ ）。A、最早进入内存的页先淘汰B、近期最长时间以来没被访问的页先淘汰（最近最少访问）C、近期被访问次数最少的页先淘汰 F D、以后再也不用的也先淘汰29、请求分页存储管理中，若把页面尺寸增加一倍，在程序顺序执行时，则一般缺页中断次数会（ ）。A增加 B减少 C不变 D可能增加也可能减少30、碎片是指（ ）。A、存储分配完后所剩的空闲区B、没有被使用的存储区C、不能被使用的存储区D、未被使用，而又暂时不能使用的存储区31、碎片现象的存在使得（ ）。A.内存空间利用率降低 B. 内存空间利用率提高C.内存空间利用率得以改善 D. 内存空间利用率不影响32、当内存碎片容量大于某一作业所申请的内存容量时，（ ）。A、可以为这一作业分配内存B、不可以为这一作业分配内存C、拼接后，可以为这一作业分配内存D、一定能够为这一作业分配内存33、下列（ ）存储管理方式能使存储碎片尽可能少，而且使内存利用率较高。A.固定分区 B.可变分区C.分页管理 D.段页式管理34、 1、某虚拟存储器的用户编程空间共 32 个页面，每页为 1KB，内存为16KB。假定某时刻