计算机操作管理系统讲解

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1、 第四部分存储管理 问题一： 存储管理的实质是什么？(对内存的管理，主要对内存中用户区进行管理) 多道程序中， 为方便用户和充分利用内存以提高内存利用率， 内存管理的任务是什么？ (内存空间的分配和回收、内存空间的共享、存储保护、地址映射、内存扩充)。 如何实现存储保护？ 答：在多道程序系统中，内存中既有操作系统，又有许多用户程序。为使系统正常运行，避 免内存中各程序相互干扰，必须对内存中的程序和数据进行保护。 1、防止地址越界 对进程所产生的地址必须加以检查，发生越界时产生中断，由操作系统进行相应处理。 2、防止操作越权 对属于自己区域的信息，可读可写； 对公共区域中允许共享的信息或获得授权

2、可使用的信息，可读而不可修改； 对未获授权使用的信息，不可读、不可写。 存储保护一般以硬件保护机制为主，软件为辅，因为完全用软件实现系统开销太大，速度成 倍降低。当发生越界或非法操作时，硬件产生中断，进入操作系统处理 (4) 物理存储器分几类？(内存、外存、缓存) 虚存储器的含义是什么？(两层含义) 答：虚存储器有两层含义，一是指用户程序的逻辑地址构成的地址空间；二是指当内存容量 不满足用户要求时， 采用一种将内存空间与外存空间有机地结合在一起， 利用内外存自动调 度的方法构成一个大的存储器，从而给用户程序提供更大的访问空间。 什么叫物理地址？什么叫逻辑地址？什么叫地址映射？地址映射分哪几类？

3、(静态、动 态) 答：物理地址是内存中各存储单元的编号，即存储单元的真实地址，它是可识别、可寻址并 实际存在的。 用户程序经过编译或汇编形成的目标代码，通常采用相对地址形式，其首地址为零，其余指 令中的地址都是相对首地址而定。 这个相对地址就称为逻辑地址或虚拟地址。 逻辑地址不是 内存中的物理地址，不能根据逻辑地址到内存中存取信息。 为了保证 CPU 执行程序指令时能正确访问存储单元，需要将用户程序中的逻辑地址转运行 时可由机器直接寻址的物理地址，这一过程称为地址映射或地址重定位。 地址映射可分为两类： 1、静态地址映射 2、动态地址映射 问题二： 怎样对内存进行分区？(静态、动态；等长、不等

4、长) 答：对内存空间的划分是可以静态的，也可以动态的；可以是等长的，也可以不等长。 静态划分是指系统运行之前就将内存空间划分成若干区域， 通常， 分配给进程的内存可能比 进程实际所需的区域长。 1动态划分是在系统运行过程中才划分内存空间。 这样， 系统可按进程所需要的存储空间大小 为其分配恰好满足要求的一个或多个区域。 等长分区是将存储空间划分为若干个长度相同的区域。 不等长分区则是将存储空间划分若干个长度不同的区域。 根据分区情况，从如何实现进程的内存分配？ 答：1、静态等长分区的分配 2、动态异长分区的分配 什么叫碎片？(零散的小空闲区) 怎样解决碎片问题？(紧凑技术) 答：所谓碎片是指内

5、存中出现的一些零散的小空闲区域。 解决碎片的方法是移动所有占用区域， 使所有的空闲区合并成一片连续区域。 这一过程称为 紧凑，这一技术就是紧凑技术。 问题三： 存储管理方案有哪些？(分区管理、页式管理、段式管理、段页式管理、虚拟存储管理) 分区管理的基本思想是什么？主要缺点是什么？ 基本思想：将内存划分成若干连续的区域，称为分区，每个分区装入一个运行作业。 主要缺点：不能充分利用内存，也不能实现对内存的扩充。 什么是固定分区？什么是可变分区？各有什么优缺点？ 答：固定分区：系统将内存划分为若干固定的分区，当作业申请内存时，系统为其选择一个 适当的分区，并装入内存运行。由于分区大小是事先固定的，

6、因而可容纳作业的大小受到限 制，而且当用户作业的地址空间小于分区的存储空间时，浪费了一些存储空间。 可变分区： 是指在作业装入内存时建立分区， 使分区的大小正好与作业要求的存储空间相等。 引入可变分区方法，使内存分配有较大的灵活性，也提高了内存利用率。但是可变分区会引 起碎片的产生。 分区管理可以采用的内存分配策略是什么？ 首先适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法。 为实现地址映射和存储保护，系统为用户程序提供了哪些寄存器？ 基址寄存器、限长寄存器；上界寄存器、下界寄存器。 问题四： 试述页式存储管理的基本原理 内存划分。 逻辑地址空间划分。 页面大小。 内存分配。 试述页式存储管理的实现方法

7、 建立页表。 建立空闲页面表。 2 硬件支持。 地址映射过程。 为了提高存取速度，可以使用快表技术。试述这一技术是如何实现的？ 答：快表技术是在地址映射机构中增加一个小容量的联想寄存器（相联存储器） ，它由高速 寄存器组成，成为一张快表，快表用来存放当前访问最频繁的少数活动页的页号。 在快表中，除了逻辑页号、物理页号对应外，还增加了几位。特征位表示该行是否为空，用 0 表示空，用 1 表示有内容；访问位表示该页是否被访问过，用 0 表示未访问，1 表示已访 问，这是为了淘汰那些用得很少甚至不用的页面而设置的。 快表只存放当前进程最活跃的少数几页，随着进程的推进，快表内容动态更新。当用户程序 需

8、要存取数据时， 根据该数据所在逻辑页号在快表中找出对应的物理页号， 然后拼接页内地 址，以形成物理地址；如果在快表中没有相应的逻辑页号，则地址映射仍然通过内存中的页 表进行，得到物理页号后须将该物理页号填到快表的空闲单元中。有无空闲单元，则根据淘 汰算法淘汰某一行，再填入新得到的页号。实际上查找快表和查找内存页表是并行进行的， 一旦发现快表中有与所查页号一致的逻辑页号就停止查找内存页表。 问题五： 试述段页式存储管理的基本思想 答：段页式存储管理的基本思想是： 1、用页式方法来分配和管理内存空间，即把内存划分成若干大小相等的页面； 2、用段式方法对用户程序按照其内在的逻辑关系划分成若干段； 3

9、、再按照划分内存页面的大小，把每一段划分成若干大小相等的页面； 4、用户程序的逻辑地址由三部分组成，形式如下： 段号页号页内地址 5、内存是以页为基本单位分配给每个用户程序的，在逻辑上相邻的页面内存不一定相邻。 如何实现段页式存储管理 答：1、建立段表 2、建立页表 3、建立内存空闲页面表 4、硬件支持 5、地址映射过程 问题六： 虚拟存储技术的基本思想 答： 虚拟存储技术的基本思想是利用大容量的外存来扩充内存， 产生一个比有限的实际内存 空间大得多的、 逻辑的虚拟内存空间， 以便能够有效地支持多道程序系统的实现和大型作业 运行的需要，从而增强系统的处理能力。 虚拟存储技术的理论基础(局部性原

10、理) 答：程序局部性原理：虚拟存储管理的效率与程序局部性程序有很大关系。根据统计，进程 运行时，在一段时间内，其程序的执行往往呈现出高度的局限性，包括时间局部性和空间局 部性。 1、时间局部性：是指若一条指令被执行，则在不久，它可能再被执行。 2、空间局部性：是指一旦一个存储单元被访问，那它附近的单元也将很快被访问。 虚拟存储管理的基本原理 的将来答：虚拟存储的基本原理是：当进程要求运行时，不是将它的全部信息装入内存，而 将将其一部分先装入内存，另一部分暂时留在外存。进程在运行过程中，要使用的信息不在34内存时，发生中断，由操作系统将它们调入内存，以保证进程的正常运行。 虚拟存储管理的分类 答

11、：虚拟存储管理分为：虚拟页式、虚拟段式和虚拟段页式。 以虚拟页式存储管理为例介绍虚拟存储管理的实现过程 答：虚拟页式存储管理的基本思想是，在进程开始执行之前，不是装全部页面，而是只装一 个（甚至 0 个）页面，然后根据进程执行的需要，动态地装入其它页面。 1、页表 2、缺页中断处理 3、页面淘汰 在虚存中，页面在内存与外存中频繁地调试，系统效率急剧下降，称为颠簸。试说明产 生颠簸的原因。通过什么方式可以防止颠簸的发生？ 答：颠簸是由缺页率高而引起的。 系统规定缺页率的上界和下界。 当运行进程缺页率高于上界时， 表明所分给它的物理页面数 过少，应当增加；反之，当运行进行缺页率低于下界时，表明所分

12、给它的物理页面数过多， 可以减少。这样，根据缺页率反馈可动态调整物理页面的分配，以防止颠簸的发生。 http:/ 第六部分 设备管理 问题一： 什么是操作系统管理的设备管理？ 答：设备管理是指计算机系统中除了 CPU 和内存以外的所有输入、输出设备的管理。 设备可以按照何种方式分类，每种分类方式又包括哪些？ 答：1、按设备的工作特性分类 （1）存储设备； （2）输入输出设备 2、按设备上数据组织方式分类 （1）块设备； （2）字符设备 3、按资源分配的角度分类 （1）独占设备； （2）共享设备； （3）虚拟设备 设备管理的目标和功能是什么？ 答：设备管理的目标： 1、向用户提供外部设备的方便、

13、统一的接口，按照用户的要求和设备的类型，控制设备工 作，完成用户的输入输入请求。 2、充分利用中断技术、通道技术和缓冲技术，提高 CPU 与设备、设备与设备之间的并行工 作能力，以充分利用设备资源，提高外部设备的使用效率。 3、设备管理就是要保证在多道程序环境下，当多个进程竞争使用设备时，按照一定的策略 分配和管理设备，以使系统能有条不紊地工作。 设备管理的功能： 1、设备分配和回收； 2、管理输入输入缓冲区； 3、设备驱动，实现物理 I/O 操作； 4、外部设备中断处理； 5、虚拟设备及其实现。 外部设备的输入、输出方式有哪些？ 答：主要有以下四种：1、循环测试 I/O 方式；2、中断处理方

14、式；3、直接内存存取（DMA） 方式；4、通道方式 问题二： 简述通道及通道控制结构。 答：通道是一个用来控制外部设备工作的硬件机构，相当于一个功能简单的处理机。 在一般大型计算机系统中，主机对外部设备的控制可以分成三个层次来实现，即通道、控制 器和设备。 一旦 CPU 发出启动通道的指令，通道就可以独立于 CPU 工作。通道控制控制器工作，控制 器用来控制设备的电路部分。这样，一个通道可以连接多个控制器，而一个控制器又可以连 接若干台同类型的外部设备。最终，设备在控制器控制下执行操作。 简述通道控制的设备采用何种连接方式？其优点是什么？ 答：一般设备的连续采用交*连接，其好处是： 121、提

15、高系统的可*性：当某条通路因控制器或通道故障而断开时，可使用其他通路。 2、提高设备的并行性：对于同一个设备，当与它相连的某一条通路中的控制器或通道被占 用时，可以选择另一条空闲通路，减少了设备因等待通路所需要花费的时间。 通道按传送数据的工作方式可以分哪几类？ 答：字节多路通道；选择通道；成组多路通道 问题三： 设备分配的任务是什么？ 答：设备分配的任务是按照一定的策略为申请设备的进程分配合适的设备、控制器和通道。 设备分配应坚持的原则是什么？ 设备的独立性：不能因物理设备的更换而影响用户程序的正常运行； 系统的安全性：设备分配不能导致死锁现象发生。 什么是设备的独立性？根据设备的类型， 设备的分配策略有哪些？(独占设备、 共享设备、 虚拟设备与 SPOOLing 系统)。以磁盘为例，有哪些优化调度算法？应考虑哪些因素？ 答：进程申请设备时，应当指定所需设备的类别，而不是指定某一台具体的设备，系统根据 当前请求以及设备分配情况在相应类别的设备中选择一个空闲设备并将其分配给申请进程， 这称作设备的独立性。 磁盘调度一般可采用以下几种算法： 1、先来先服务磁盘调度算法（FCFS） 2、最短寻道