A. 内存的段页式管理到底是如何管理的是为了解决什么问题
页式管理的基本原理将各进程的虚拟空间划分成若干个长度相等的页(page)，页式管理把内存空间按页的大小划分成片或者页面（page frame），然后把页式虚拟地址与内存地址建立一一对应页表，并用相应的硬件地址变换机构，来解决离散地址变换问题。页式管理采用请求调页或预调页技术实现了内外存存储器的统一管理。
1 静态页式管理。静态分页管理的第一步是为要求内存的作业或进程分配足够的页面。系统通过存储页面表、请求表以及页表来完成内存的分配工作。静态页式管理解决了分区管理时的碎片问题。但是，由于静态页式管理要求进程或作业在执行前全部装入内存，如果可用页面数小于用户要求时，该作业或进程只好等待。而且作业和进程的大小仍受内存可用页面数的限制。
2 动态页式管理。动态页式管理是在静态页式管理的基础上发展起来的。它分为请求页式管理和预调入页式管理。
优点： 没有外碎片，每个内碎片不超过页大小。一个程序不必连续存放。便于改变程序占用空间的大小（主要指随着程序运行而动态生成的数据增多，要求地址空间相应增长，通常由系统调用完成而不是操作系统自动完成）。
缺点：程序全部装入内存。
要求有相应的硬件支持。例如地址变换机构，缺页中断的产生和选择淘汰页面等都要求有相应的硬件支持。这增加了机器成本。增加了系统开销，例如缺页中断处理机，请求调页的算法如选择不当，有可能产生抖动现象。 虽然消除了碎片，但每个作业或进程的最后一页内总有一部分空间得不到利用果页面较大，则这一部分的损失仍然较大。
B. 在请求页式存储管理中，当查找的页不在（）时，产生缺页中断
此题选A，在请求页式存储管理中，当查找的页不在 内存 中时，要产生缺页中断。
C. 在请求页式存储管理中，若所需页面不在内存中，则会引起什么中断
分配给改作业的共3页,刚开始已经把第0页装进去了,按照FIFO算法,
第一次寻找的字地址为115,在第一页,但是他不在该作业的内祥大存中,发生一次缺页中断,将第一页调入内存；
第二次访问228,所在的第二页也不在内存中,发生缺页中断,并把第二页调入内存；
第三次访问88所在0页在内存中,所以就没发生盯野缺页中断；
第四次访问446,所在的4页不在内存中,发生缺页中谨则竖断,并把最早装进去的0页淘汰,用第四页替换；
第五次访问102,第一页在内存中,所以就不发生缺页中断；
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共访问10次,发生了5次缺页中断,所以0.5的缺页中断率.
lru算法累似.
D. 在操作系统中在请求分页存储管理方案中，如果将页面尺寸增加一倍，则在进程执行时，缺页中断的次数的变化
减少
对于顺序执行程序，缺页中断的次数等于其访问的页帧凯凯数。由于盯判唤页面尺寸增大，存放程序需要的页帧数就会减少冲枣，缺页中断的次数也会减少。
E. 在请求分页式存储管理中,为什么既有页表,又有快表
实际系统中的做法是采用内存页表和快表相结合的解决方案。系统总是先通过页号与快表中的所有表项进行比较。如果发现匹配的页，则将块号直接从快表中取出，枣核碧而不必通过页表。
也是该块号与页内位移拼接，形成所需要的绝对地址。如果快表中没有匹配的页号时，系统访问页表进行掉进块氏没号。提高读取数据的速度。
(5)在请求段页式存储管理中扩展阅读：
快表就是存放在高速缓冲存储器的部分页表。作为页表的Cache，它的作用与页表相似，但是提高了访问速率。由于采用页表做地址转换，读写内存数据时CPU要访问两次主存。有了快表，有时只要凳举访问一次高速缓冲存储器，一次主存，这样可加速查找并提高指令执行速度。
F. 在无快表的段页式存储管理系统中，为获得一条指令需要访问内存多少次每次取出什么内容
在无快表的段页式存储管理系统中，为获得一条指令需要访问内存三次。每次取出的内容分别是内存中的段表、内存中的页表、指令或数据所在的内存页面。
快表的命中率对访存时间影响非常大。当命中率从85%降低乱埋到50%时，有效存取时间增加一倍。因此在页式存储系统中，应尽可能地提高快表的命中率，从而提高系统效率。
在有快表的分页存储系统中，计算有效存取时间时，需注意访问快表与访问内存的时间关系。通常的系统中，先访问快表，未命中时再访问内存；在有些系统中，快表与内存的访问同时进行，当快表命中时就停止对内存的访问。
(6)在请求段页式存储管理中扩展阅读
段页式存储管理哗辩蚂系统的管理方式：
1、因为作业地址空间进行段式管理，灶模也就是说将作业地址空间分成若干个逻辑分段，并且每个段都有自己的段名（和段式存储管理一样）。
2、对于内存空间的管理仍然和分页存储管理一样，将其分成若干个与页面大小相同的物理块，并对内存空间的分配都是以物理块为单位的。
G. 内存扩充之虚拟存储技术
传统存储管理
特征
时间局部性：如果执行了程序中的某条指令，那么不久后这条指令很有可能再次执行；如果某个数据被访问过，不久之后该数据很可能再次被访问（因为程序中存在大量循环）
空间局部性：一旦程序访问了某个存储单元，在不久之后，其附近的存储单元很有可能被访问（因为很多数据在内存中是连续存放的，并且程序的指令也是顺序地在内存中存放的
寄存器
高速缓存
内存
外存（如磁盘、磁带等）
越往上容量越小，访问速度越快，成本越高
越往下容量越大，访问速度越慢，成本越低
高速缓存技术的思想：将近期会频繁访问到的数据放到更高速的存储器中，暂时用不到的数据放在更低速存储器中
快表机构就是将近期常访问的页表项副本放到更高速的cache中
基于局部性原理，在程序装入时，可以将程序中很快就会用到的部分装入内存，暂时用不到的部分留在外存，就可以让程序开始执行
在程序执行过程中，当所访问的信息不在内存时，由操作系统负责将所需信息从外存调入内存，然后继续执行程序
若内存空间不够，由操作系统将内存中暂时用不到的信息换出到外存
因此，在操作系统的管理下，在用户看来似乎有一个比实际内存大得多的内存，这就是虚拟内存
操作系统虚拟性的一个体现，实际的物理内存大小没有变，只是在逻辑上进行了扩充
虚拟内存的最大容量是由计算机的地址结构（CPU寻址范围）确定的
虚拟内存的实际容量 = min(内存外存容量之和，CPU寻址范围)
虚拟内存有以下三个主要特征
虚拟内存技术，允许一个作业多次调入内存。如果采用连续分配方式，会不方便实现。因此，虚拟内存的实现需要建立在离散分配的内存管理方式基础上
传统的非连续分配存储管理
基本分页存储管理
基本分段存储管理
基本段页式存储管理
虚拟内存的实现
请求分页存储管理
请求分段存储管理
请求段页式存储管理
主要区别：在程序执行过程中，当所访问的信息不在内存时，由操作系统负责将所需信息从外存调入内存，然后继续执行程序。若内存空间不够，由操作系统负责将内存中暂时用不到的信息换出到外存
操作系统要提供请求调页/段功能、页面/段置换功能
请求分页存储管理和基本分页存储管理的主要区别
页表机制
页表项：内存块号、状态位、访问字段、修改位、外存地址，页号时隐含的
内存块号是页面在内存中对应的页框号，如果状态位为0，则内存块号为无
状态位表示是否已被调入内存
访问字段记录最近被访问过几次，或者上次访问时间，由此操作系统能够提供置换算法
修改位记录页面被调入内存后是否被修改过，如果没有，就不需要浪费时间写回外存
外存地址是页面在外存中的存放位置
缺页中断机构
在请求分页系统中，每当要访问的页面不在内存时，便会产生一个缺页中断，然后由操作系统的缺页中断处理程序处理中断（内中断）
此时缺页的进程阻塞，放入阻塞队列，调页完成后再将其唤醒，放回就绪队列
如果内存中有空闲块，则为进程分配一个空闲块，将所缺页面装入该块，并修改页表中相应的页表项
如果内存中没有空闲块，则由页面置换算法选择一个页面淘汰，若该页面在内存期间被修改过，则要将其写回外存，为修改过的页面不用写回外存
一条指令再执行期间可能产生多次缺页中断（ A to B）
新增的步骤
页面的换入、换出需要磁盘IO，会有较大的开销，因此好的页面置换算法应该追求更少的缺页率
缺页中断≠页面置换
发生缺页中断会发生调页，只有内存块满了才发生页面置换
最佳置换算法OPT：每次淘汰以后永不使用或最长时间内不再被访问的页面
理想化的算法，很难实现
先进先出算法FIFO：每次淘汰最先进入内存的页面
实现：把调入内存的页面根据调入的先后顺序排成队列，页面置换时换出队头页面，新调入的页面排到队尾
优点：实现简单
缺点1：belady异常，为进程分配的物理块数增大时，缺页次数不减反增的异常现象。只有FIFO会产生belady异常。
缺点2：算法与进程实际运行时的规律不适应，因为先调入的页面有可能最经常被访问，因此算法性能差
最近最久未使用置换算法LRU：淘汰最近最久未使用的页面
实现方法：赋予每个页面对应的页表项中，用访问字段记录该页面自上次被访问以来所经历的时间t
优点：性能最接近OPT
缺点：实现困难、开销大
时钟置换算法CLOCK/NRU
简单NRU：为每一个页表项设置一个访问位，再将内存中的页面都通过连接指针连成一个循环队列，当某页被访问时，访问位为1，只需检查页的访问位。如果为0，就将该页换出，否则将其改为0，暂不换出，继续向后扫描，若第一轮扫描都是1，将这也页面的访问位改为0后，进行第二轮扫描，第二轮扫描中一定会有访问位为0的页面，将其换出。因此最多经过两轮扫描
改进NRU：如果淘汰的页面没有被修改过，就不需要执行IO操作，只有淘汰的页面被修改过时，才需要写回外存。因此，同时考虑最近有无访问和有无修改，在其他条件相同时，优先淘汰没有修改过的页面，避免IO操作
第一轮：找到第一个访问位和修改位都为0的页面进行替换，如果没有找到进行下一轮扫描
第二轮：查找第一个访问位为0，修改位为1的页面进行替换，本轮将所有被扫描过的访问位设置为0，如果没有进行下一轮扫描
第三轮：查找0，0替换否则下一轮
第四轮：查找0，1替换
最多会进行四轮扫描
驻留集：请求分页管理中给进程分配的物理块的集合
在采用了虚拟存储技术的系统中，驻留集大小一般小于进程的总大小
驻留集太小，导致缺页频繁，系统要花大量时间处理缺页，实际用于进程推进的时间很少
驻留集太大，会导致多道程序并发度下降，资源利用率降低
固定分配：操作系统为每个进程分配一组固定数目的物理块，在进程运行期间不再改变
可变分配：先为每个进程分配一定数目的物理块，在进程运行期间，可根据情况作适当的增加或减少
局部置换：发生缺页时只能选进程自己的物理地址块进行置换
全局置换：可以将操作系统保留的空闲物理块分配给缺页进程，也可以将别的进程持有的物理块置换到外存，再分配给缺页进程
不存在固定分配全局置换的策略，因为全局置换意味着一个进程拥有的物理块数量必然改变
其他三种组合存在
固定分配局部置换：系统为每个进程分配一定数量的物理块，在整个运行期间都不改变。若进程在运行中发生缺页，并且需要进行页面置换，则只能从该进程在内存中的页面中选出一页换出，然后再调入需要的页面
缺点：很难在刚开始就确定应为每个进程分配多少个物理地址块才算合理（采用这种策略的系统可以根据进程大小、优先级、或是根据程序员给出的参数来确定为一个进程分配的内存块数
可变分配全局置换：刚开始会为进程分配一定数量的物理块。操作系统会保持一个空闲物理块队列，当某进程发生缺页时，从空闲物理块中取出一块分给该进程；若无空闲物理块，则选择一个未锁定的页面换出到外存，再将该物理块分配给缺页的进程。采用这种策略时，只要某进程发生缺页，都将获得新的物理块，仅当空闲物理块用完时，系统才选择一个未锁定的页面调出。被选择调出的页面可能是系统中任何一个进程的页面，因此这个被选中的进程拥有的物理块会减少，缺页率会增加
只要缺页就给该进程分配新的物理块
可变分配局部置换：刚开始会为每个进程分配一定数量的物理块，当某进程发生缺页时，只允许从该进程自己的物理块中选出一个进行页面置换。如果进程在运行过程中频繁缺页，系统会为该进程多分配几个物理块，直至该进程缺页率趋于适当程度；反之，如果缺页率太低，就是当减少分配给该进程的内存块数
要根据发生缺页的频率来动态增加或减少进程的物理块
何时调入页面
从何处调入页面
对换区：读写速度更快，采用连续分配方式
文件区：读写速度更慢，采用离散分配方式
抖动/颠簸现象：刚刚换出的页面马上要换入内存，刚刚换入的页面马上要换出外存，这种频繁的页面调度行为称为抖动/颠簸
主要原因是进程频繁访问的页面数目高于可用的物理块数（分配给进程的物理块不够）
为进程分配物理块太少会使进程发生抖动现象，为进程分配的物理块太多会降低系统的并发度降低某些资源的利用率。因此提出了“工作集”的概念
工作集：在某段时间间隔里，进程实际访问页面的集合
驻留集：请求分页存储管理中给进程分配的内存块的集合
驻留集不能小于工作集，否则进程运行过程中将频繁缺页
H. 在段页式存储管理方式中,为什么段表的每一栏都要给出页表的长度
为了把页表调入内存吧
我是这么理解的
因为多级结构就是怕内存放不哪岩下，所以并不是所有页李碰御表都在内存。段表查到页表时，如果页表不在内存要调入，调入多长要看这吵闷个页表长度。
I. 操作系统-04-操作系统的存储管理和设备管理
早期的计算机由于结构较为简单，存储容量小，并不需要过多的的存储管理。
随着计算机和程序越来越复杂，使得存储管理成为必要。
单一连续分配是最简单的内存分配方式
只能在单用户、单进程的操作系统中使用
固定分区分配是支持多道程序的最简单存储分配方式
内存空间被划分为若干固定大小的区域
每个分区只提供给一个程序使用，互不干扰
根据进程实际需要，动态分配内存空间
不需要新建空闲链表节点
只需要把空闲区的容量增大为包括回收区的容量即可
将回收区和空闲区合并
新的空闲区使用原来回收区的地址
将两个空闲区和中间的回收区合并
新的空闲区使用空闲区1的地址
为回收区创建新的空闲节点
将该节点插入到相应的空闲区链表中
上面的部分主要是从物理的角度讲解内存管理，这部分主要是讲解操作系统是怎么管理进程的内存空间。
字块 是相对于物理设备的定义， 页面 是相对逻辑空间的定义。
页式存储管理主要是将进程逻辑空间等分成若干大小的页面，相应的把物理内存空间分成与页面大小的物理块，以页面为单位把进程空间装进物理内存中分散的物理块。
页面大小应该适中，过大难以分配，过小内存碎片过多，通常是512B~8K。
页表 记录进程逻辑空间于物理空间的映射
在页式存储管理， 页地址 = 页号 + 页内偏移
现代计算机系统中，可以支持非常大的逻辑 地址空间(2 32~2 64)，这样，页表就 变得非常大，要占用非常大的内存空间，如， 具有32位逻辑地址空间的分页系统，规定页 面大小为4KB，则在每个进程页表中的页表 项可达1M(2^20)个，如果每个页表项占用 1Byte，故每个进程仅仅页表就要占用1MB 的内存空间。
为了解决这个问题，引入了多级页表。
多级页表有一个根页表，每一个字块指向了内存中的一片空间，这块空间存储的是二级页表。以此类推，最后一级页表指向的字块才是进程实际使用的内存。通过这种分级机制，大大减少了进程中页表数占用的空间。
段式存储管理将进程逻辑空间划分成若干段(非等分），段的长度由连续逻辑的长度决定。
例如一个程序有主函数MAIN、子程序段X、子函数Y等，这个时候会根据每一个函数的逻辑长度来分配逻辑空间。
页表由 页号 和 基址 组成，但在段式存储管理中由于每一段的长度是不固定的，段表由 段号 、 基址 以及 段长 组成。
在段式存储管理， 段地址 = 段号 + 段内偏移
分页可以有效提高内存利用率(虽然说存在页内碎片)
分段可以更好满足用户需求
两者结合，形成段页式存储管理
先将逻辑空间按段式管理分成若干段，再把段内空间按页式管理等分成若干页。
在段页式存储管理中， 段页地址 = 段号 + 段内页号 + 页内地址
有些进程实际需要的内存很大，超过物理内存的容量。
由于操作系统的多道程序设计，使得每个进程可用物理内存更加稀缺。
不可能无限增加物理内存，物理内存总有不够的时候，于是便有了虚拟内存的概念。
虚拟内存是操作系统内存管理的关键技术，使得多道程序运行和大程序运行成为现实，她通过将进程所使用的内存进行划分，将部分暂时不使用的内存放置在辅存。
根据局部性原理，程序运行时，无需全部装入内存，装载部分即可。如果访问页不在内存，则发出缺页中断，发起页面置换。
从用户层面看，程序拥有很大的空间，即是虚拟内存。
虚拟内存实际是对物理内存的补充，速度接近于内存，成本接近于辅存。
置换算法一般有先进先出算法(FIFO)、最不经常使用算法(LFU)、最近最少使用算法(LRU)。
从计算机组成原理篇章中，我们可以知道，CPU的高速缓存没有数据时，需要从主存中加载数据。此时若主存中也没有数据，则需要从辅存中载入页面数据。
内存替换策略发生在Cache-主存层次、主存-辅存层次。Cache-主存层次的替换策略主要是为了解决 速度问题 ，
主存-辅存层次则。主要是为了解决 容量问题 。
顺序文件是指按顺序存放在存储介质中的文件，例如磁带的存储特性使得磁带文件只能存储顺序文件。
顺序文件是所有逻辑文件当中存储效率最高的。
可变长文件不适合使用顺序文件格式存储，索引文件是为了解决可变长文件存储而发明的一种文件格式，索引文件需要配合索引表完成存储的操作。
目录的层级结构是树状的，成为目录树。
目录树中任何文件或目录都只有唯一路径。
对CPU而言，凡是对CPU进行数据输入的都是输入设备，凡是CPU进行数据输出的都是输出设备。
缓冲区主要是解决CPU与IO设备的速率不匹配的问题，减少CPU处理IO请求的频率，提高CPU与IO设备之间的并行性。
专用缓冲区只适用于特定的IO进程，当这样的IO进程比较多时，对内存的消耗也很大，所以操作系统划出可供多个进程使用的公共缓冲区，称之为缓冲池。
SPOOLing技术是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术，利用高速共享设备将低速的独享设备模拟为高速的共享设备，逻辑上，系统为每一个用户都分配了一台独立的高速独享设备，是一种虚拟设备技术。
SPOOLing技术把同步调用低速设备改为异步调用。在输入、输出之间增加了排队转储环节(输入井、输出井)，SPOOLing负责输入(出)井与低速设备之间的调度，逻辑上，进程直接与高速设备交互，减少了进程的等待时间。
J. 段页式存储存储管理中，是将作业分（），（）内分（），内存分配以（）为单位。；
将作业分（段），（段）内分（页），内存分配以（页框）为单位