计算机操作系统第五章虚拟存储器习题详解

该文档是《计算机操作系统（第四版）》第五章的课后习题答案，由学生手动整理，旨在共享学习资源，帮助解答关于操作系统中存储器管理的问题。 在计算机操作系统中，存储器管理是一个关键部分，因为它直接影响到系统的性能和资源利用率。以下是关于存储器管理的一些重要知识点： 1. 常规存储器管理方式的特征： - 一次性：程序必须一次性全部装入内存才能运行，不允许分段加载。 - 驻留性：一旦程序装入，会一直占用内存直到程序结束。这两个特征可能导致内存浪费，因为可能有很多未使用的程序部分占据了内存，而其他需要运行的作业无法得到足够的空间。 2. 程序运行时的时间局限性和空间局限性： - 时间局限性：频繁执行的指令或访问的数据在短时间内可能再次出现，这提示了缓存技术的必要性，通过预测并存储近期可能再次使用的数据来提高效率。 - 空间局限性：程序访问的地址往往集中在一个小范围内，这为局部性原理提供了理论基础，也是分页和分段系统设计的重要依据。 3. 虚拟存储器的特征： - 多次性：允许程序多次访问内存，不必一次性全部装入。 - 对换性：可以将内存中的部分数据交换到外存，释放内存空间。 - 虚拟性：为用户提供比实际物理内存更大的逻辑内存空间，使程序运行时感觉像是拥有无限内存。 4. 虚拟存储器的硬件支持： - 分页请求系统：需要页表机制跟踪页的位置，缺页中断机构处理页缺失的情况，地址变换机构将逻辑地址转换为物理地址。 - 请求分段系统：类似地，需要段表机制、缺段中断机构和地址变换机构，但以段为单位进行管理。 5. 实现虚拟存储器的关键技术： - 请求分页和请求分段系统：引入了请求调页/段和页面/段置换功能，使得程序能在不完全装入的情况下启动运行。 6. 请求分页系统的页表数据项： - 状态位（存在位）P：确定页是否在内存中。 - 访问字段A：记录访问频率，辅助置换算法决策。 - 修改位M：标识页在内存中是否被修改过。 - 外存地址：指示页在磁盘上的位置，用于调入页面。 7. 缺页中断与一般中断的区别： - 缺页中断是实时发生的，当需要的页不在内存时立即处理，而一般中断则在指令执行结束后检查。 - 一条指令执行期间可能触发多次缺页中断，而一般中断通常不会在同一指令执行期间多次发生。 这些知识点涵盖了操作系统中虚拟存储器的基本概念、工作原理以及其实现方式，对于理解操作系统如何高效利用有限的内存资源至关重要。