一、在分页分配存储器管理中,怎么样使用快表提高存储器访问速度

在分页分配存储器管理中，访问内存使用快表提高存储器访问速度。根据查询相关***息：将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片，页框(物理块)：将物理内存空间分成与页大小相同的若干个存储块。分页存储：将进程中的若干页分别装入多个可以不相邻的页框中，页内碎片：进程后一页一般装不满一个页框，形成页内碎片。

二、内存管理

在一段时间内，程序的执行仅限于某个部分，相应地，它所访问的存储空间也局限于某个区域。

局部性原理的分类：

将编译后的目标模块装配成一个可执行程序。

可执行程序以二进制可执行文件的形式存储在磁盘上。

链接程序的任务：

程序的链接，可划分为：

重定位：将逻辑地址（相对地址）转换为物理地址（绝对地址）的过程。

物理地址=逻辑地址+程序在内存中的起始地址

程序的装入，可划分为：

任何时刻主存储器多只有一个作业。

每个分区大小固定不变：分区大小相等、分区大小不等。

每个分区可以且仅可以装入一个作业。

使用下限寄存器和上限寄存器来保存当前作业的起始位置和结束位置。

使用固定分区说明表区分各分区的状态。

分区大小不是预先固定的，而是按作业（进程）的实际需求来划分的。

分区个数也不是预先固定的，而是由装入的作业数决定的。

使用空闲分区表说明空闲分区的位置。

使用空闲分区链说明空闲分区的位置。

首次适应算法的过程：

外部碎片：空闲内存没有在分配的进程中。

内部碎片：空闲内存在分配的进程中。

从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找。

优点：空闲区分布均匀、查找开销较小。

缺点：缺乏大空闲区。

佳适应算法的过程：

优点：提高内存利用率。

注意点：每次在进行空闲区的修改前，需要先进行分区大小递增的排序。

页：将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片。

页框：将物理内存空间分成与页大小相同的若干个存储块。

分页存储：将进程的若干页分别装入多个可以不相邻的页框中。

页内碎片：进程后一页一般装不满一个页框，形成页内碎片。

页表：记录描述页的各种数据，实现从页号到页框号的映射。

注意：页内偏移量的单位是字节。

分页地址变换指是：逻辑地址通过地址变换机构变换为物理地址。

分页地址变换的过程：

*作系统在修改或装入页表寄存器的值时，使用的是特权级指令。

页大小：512B~ 4KB，目前的计算机系统中，大多选择 4KB大小的页。

页大小的选择因素：

快表也称为“转换后援缓冲”，是为了提高CPU访问速度而采用的专用缓存，用来存放近被访问过的页表项。

英文缩写：TLB。

组成：键和值。

在TLB中找到某一个页号对应的页表项的百分比称为 TLB命中率。

当能在TLB中找到所需要的页表项时：

有效访问时间=一次访问TLB的时间+一次访问内存的时间（访问内存读写数据或指令）

当不能在TLB中找到所需要的页表项时：

有效访问时间=一次访问TLB的时间+两次访问内存的时间（一次访问内存页表，一次访问内存读写数据或指令）

将页表再分页，形成两级或多级页表，将页表离散地存放在物理内存中。

在进程切换时，要运行的进程的页目录表歧视地址被写入页表寄存器。

在二级分页系统中，为页表再建立一个页目录表的目的是为了能在地址映射时得到页表在物理内存中的地址，在页目录表的表项中存放了每一个页表在物理内存中所在的页框号。

虚拟存储器：是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储系统。

请求调入：就是说，先将进程一部分装入内存，其余的部分什么时候需要，什么时候请求系统装入。

置换：如果请求调入时，没有足够的内存，则由*作系统选择一部分内存中的进程内容移到外存，以腾出空间把当前需要装入的内存调入。

为了实现请求分页，需要：

保证进程正常运行的所需要的小页框数。

小页框数与进程的大小没有关系，它与计算机的硬件结构有关，取决于指令的格式、功能和寻址方式。

内存不够时，从进程本身选择淘汰页，还是从系统中所有进程中选择？：

采用什么样的算法为不同进程分配页框？：

常用的两种置换策略：局部置换和全局置换。

从分配给进程的页框数量上看，常使用的两种分配策略：固定分配和可变分配。

用新调入的页替换长时间没有访问的页面。

找到未来晚被访问的那个页换出。

，P为缺页率。

有效访问时间与缺页率成正比，缺页率越高，有效访问时间越长，访问效率越低。

工作集：某段时间间隔里，进程实际要访问的页的**。

引入工作集的目的：降低缺页率，提高访问内存效率。

抖动：运行进程的大部分时间都用于页的换入换出，几乎不能完成任何有效果工作的状态。

抖动的产生原因：

抖动的预防方法：

在分段存储管理的系统中，程序使用二维的逻辑地址，一个数用来表示段，另一个数用来表示段内偏移量。

引入分段的目的：

引入分段的优点：

进程的地址空间被划分成若干个段。

每个段定义了一组逻辑信息，每个段的大小由相应的逻辑信息组的长度确定，段的大小不一样，每个段的逻辑地址从0开始，采用一段连续的地址空间。

系统为每个段分配一个连续的物理内存区域，各个不同的段可以离散地放入物理内存不同的区域。

系统为每个进程建立一张段表，段表的每一个表项记录的信息包括：段号、段长和该段的基址，段表存放在内存中。

分段的逻辑地址结构：

段表是由*作系统维护的用于支持分段存储管理地址映射的数据结构。

每个进程有一个段表，段表由段表项构成。每个段表项包括：段号、段长（段的大小）和该段的基址（段的起始地址）。

若已知逻辑单元的地址为 S:D（段号:段内偏移量），求相应物理地址的步骤如下：

相同点：分页和分段都属于离散分配方式，都要通过数据结构与硬件的配合来实现逻辑地址到物理地址的映射。

不同点：

将用户进程的逻辑空间先划分为若干个段，每个段再划分成若干个页。

进程以页为单位在物理内存中离散存放，每个段中被离散存放的页具有逻辑相关性。

为了实现地址映射，*作系统为每个进程建立一个段表，再为每个段建立一个页表。

进程段表的段表项组成：

满足以下条件的两个块称为伙伴：

三、**作系统的存储管理的主要内容是什么

这是我收集的你看全吗问题一：⑴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)⑵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)。⑶如何实现存储保护？

答：在多道程序系统中，内存中既有*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*作系统进行相应处理。

2、防止*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*作时，硬件产生中断，进入*作系统处理(4)物理存储器分几类？(内存、外存、缓存)⑸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。⑹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？(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：⑴怎样对内存进行分区？(静态、动态；等长、不等长)

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。

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。⑵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⑶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：⑴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)⑵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。⑶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，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。⑷分区管理可以采用的内存分配策略是什么？

首先适应算法、佳适应算法、坏适应算法。⑸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：⑴试述页式存储管理的基本原理

①内存划分。

②逻辑地址空间划分。

③页面大小。

④内存分配。⑵试述页式存储管理的实现方法

①建立页表。②建立空闲页面表。

③硬件支持。④地址映射过程。⑶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：⑴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、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。⑵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：⑴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。⑵虚拟存储技术的理论基础(局部性原理)

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。⑶虚拟存储管理的基本原理

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，要使用的信息不在内存时，发生中断，由*作系统将它们调入内存，以保证进程的正常运行。⑷虚拟存储管理的分类

答：虚拟存储管理分为：虚拟页式、虚拟段式和虚拟段页式。⑸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⑹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。

四、数据库里的快表和慢表是什么意思

就是将经常被访问的数据缓存起来：将应用做成快/慢表机制。让用户很少访问大量的旧数据放在一个慢表里。将用户经常访问的新数据放在一个高速的快表（只有数百数千条记录）里：可以是一个限制数量的小数据库，可以是更简单的非数据结构（DBM/Hash/纯文本）来快速存取