8、页式存储管理

将进程空间分为1个个页，假设每个页大小为4K，同样的将系统的物理空间也分为1个个4K大小的物理块（页帧号），每次将需要运行的逻辑页装入物理块中，运行完再装入其他需要运行的页，可用分批次运行完进程，而无需将整块逻辑空间全部装入物理页内存中。

页式存储管理

• 有点：利用率高，碎片小（只有最后1个页中有）、分配即管理简单。
• 缺点：增加了系统开销，可能产生抖动现象

真题：

题1：某计算机系统页面大小为4K，若进程的页面转换表如下所示，逻辑地址为十六进制1D16H。该地址经过变换后，其物理地址应为十六机制（B）

页号	物理块号
0	1
1	3
2	4
3	6

• A.1054H
• B.3D16H
• C.4DI6H
• D.6D16H

4K=1024*4字节=4096=2¹²，所以页内偏移位12位。由此，可知逻辑地址1D16H的低位12位D16H为偏移地址，高位4位1为逻辑页号，在页表中对应物理块号3，因此物理地址为3D16H

题2：

某进程有4个页面，页号为0~3，页面变换表及状态位，访问位和修改位的含义如下图所示，若系统给该进程分配3个存储块，当访问前页面1不在内存时，淘汰表中页号为（D）的页面代价最小。

状态位含义	0 不在内存
状态位含义	1 在内存、
访问位含义	0 未访问过
访问位含义	1 访问过
修改位含义	0 未修改过
修改位含义	1 修改过

• A.0
• B.1
• C.2
• D.3

快表

是一块小容量的相联存储器，由快速存储器组成，按内容访问，速度快，并且可以从硬件上保证按内容并行查处，一般用来存放当前访问最频繁的少数活动页面的页号

快表是将页表村庄与cache中，慢表将页表存在于内存上。

因此慢表需要访问2次内存才能取出页，而快表是访问1次cache和1次内存，因此更快

段式存储管理

将进程空间分为1个个段，每段也有段号和段内地址，与页式存储不同的式，每段物理大小不同，分段式根据逻辑整体分开段的。

地址表示：（段号，段内偏移）：其中段内偏移不能超过该段号对应的段长，否则越界错误，而此地址对应的真正内存地址应该是：段号对应的基地址+段内偏移

例题：设某进程的段表如下所示，逻辑地址（B）可以转换未对应的物理地址

段号	基地址	段长
0	1598	600
1	486	50
2	90	100
3	1327	2988
4	1952	960

• A.（0，1597）、（1，30）和（3，1398）
• B.（0，128）、（1，30）和（3，1390）
• C.（0，1597）、（2，98）和（3，1390）
• D.（0，128）、（2，98）和（4，1066）

解析：（段号，段内偏移）其中段内偏移不能超过该段号对应的段长，否则越界错误。

A：段号0，对应的段长是600，而A选择中段长是1597。所以A错误

C同A

D：段号0，段长128，128＜600。段号2，段长98，98小于100。段号4，段长1066，1066＞960，已经越界，错误。

所以ACD错误，B正确

段页式存储管理

文件结构

真题：设文件索引节点中有8个地址项，每个地址项大小为4字节（B），其中5个地址为直接索引，2个地址项是一级间接索引地址，1个地址是二级间接地址索引，磁盘索引块和磁盘块大小均为1KB，若要访问文件的逻辑块分别为5和518，则系统应采用（），而且表示的单个文件最大长度是（）

• A.直接地址索引和一级间接地址索引
• B.直接地址索引和一级间接地址索引
• C.一级间接地址索引和二级地址索引
• D.一级间接地址索引和一级地址索引

• A.517
• B.1029
• C.16513
• D.66053

解析：有5个地址项为直接地址索引，索引直接地址索引涉及到的逻辑块号为：0~4，2个地址项为一级间接地址索引，每个一级间接索引节点对应的逻辑块个数为1KB/4B=256个。所以一级间接所以涉及到的逻辑块号为：5-516。二级间接所以多对应的逻辑块号几位：517以上，可表示的单个文件的长度，首先计算直接地址索引，就是5个数据块，为5KB，而后一级间接地址索引，可表示256个数据库，即256KB。二级间接256*256KB，全部加起来共5+256*2+256*256=66053

树形文件目录

空闲存储空间管理

• 空闲区表法：将所有空闲空间整合成一张表，即空闲文件目录。
• 空闲链表法：将所有空闲空间链接成1个链表，根据需要分配。
• 成组链接法：即分组，每组内又链接成链表，是上述2种方法的综合。
• 位示图法：对每个物理空间用1位标识，为1则使用，为0则空闲，形成1张位示图法

真题：某文件管理系统采用位示图（bitmap）记录磁盘的使用情况。如果系统的字长为32位，磁盘物理块的大小位4MB，物理块依次编号为：0、1、2、3.......，位示图依次编号位：：0、1、2、3.......，那么16385号物理块的使用情况在位示图种的第（）个字中描述：如果磁盘的容量位100GB，那么位示图需要（）个字来表示

A. - 127 B 256 C 512 D 1024

A 1200 B 3200 C 6400 D 8000

解析：在位示图中，1个物理块占1个字节中的1位，第16385占到16386位（从0开始），16386/32=512余数2，可知，其在513个字中描述，但因为从0开始编号，是第512个字；磁盘容量100GB，共100GB/4MB=250*1024个物理块，需要250Kb表示，即250*1024bit/32bit=8000个字。

设备管理

设吧的分类方式

• 按数据组织分类：块设备，字符设备
• 资源分配角度分类：独占设备，共享设备和虚拟设备
• 数据传输速率分类：低速设备，中速设备，高速设备

输入输出技术

• 程序控制（查询）方式：CPU主动查询外设是否完成数据传输，效率极低
• 程序中断方式：外设完成数据传输后，向CPU发送中断，等待CPU处理数据，效率相对较高，适用于键盘等实时性较高的场景
• 中断响应时间指的是从发出中断请求到开始进入中断处理程序；中断处理时间值的是从中断处理开始到中断处理结束。中断向量提供中段服务程序的入口地址。多级中断嵌套，使用堆栈来保护断点和现场
• DMA方式（直接主存存取）：CPU只需要完成必要的初始化等操作，数据传输的整个过程都由DMA控制器来完成，在主存和外设之间建立的数据通路，效率很高。适用于硬盘等高速设备

在1个总线周期结束后，CPU会响应DMA请求开始读取数据：CPU响应程序中断方式请求是在1条指令执行结束时：区分指令执行结束和总线周期结束

虚拟设备和SPOOLING技术

真题：计算机系统中主机和外设间的输入输出控制方式又多种，其中占用主机CPU时间最多的是（）方式

• A、通道
• B、DMA
• B、中断
• D、程序查询

解析：在计算机中，输入输出控制方式有5种，分别是程序查询方式（程序控制方式）、程序中断方式、DMA工作方式、I/0处理机。这5种方式占用CPU时间安多到少排序为：

程序查询方式＞程序中断方式＞DMA工作方式＞通道方式＞I/O处理机

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