存储管理

1. 考点：页式存储

2. 考点：淘汰页

规则：优先淘汰未被访问的，其次淘汰未被修改的

3. 考点：段式存储

4. 考点：段页式存储

答1:相同大小的程序不一定有同样多的段。

答2:不同大小的段页不一样，因为页的大小都是一样的，但是段的大小不一样。

答3:两个页的大小一样。

5. 经典例题

5.1 题目一

题目： 某计算机系统页面大小为 4K，进程的页面变换表如所示。若进程的逻辑地址为 2D16H，该地址经过变换后，其物理地址应为（ C ）。

A、2048H

B、4096H

C、4D16H

D、6D16H

页号	物理块号
0	1
1	3
2	4
3	6

题目解析

1. 确定页面大小与地址结构：

   • 页面大小为 $4\text{K} = 4096 \text{ B} = 2^{12} \text{ B}$。
   • 这意味着低 12 位（即十六进制下的后 3 位，因为 $12 \text{ bit} = 3 \text{ 位十六进制}$）表示页内地址（偏移量） ，高位部分表示页号。

2. 分析逻辑地址：

   • 给定的逻辑地址为 2D16H。
   • 后 3 位 D16H 为页内偏移量，高位 2H 对应页号 2。

3. 查找物理块号：

   • 查阅页面变换表，页号 2 对应的物理块号为 4。

4. 计算物理地址：

   • 将逻辑地址中的页号部分 2 替换为对应的物理块号 4，即可直接拼出物理地址为 4D16H（或者用物理块号 $4 \times 4096 + \text{偏移量 D16H}$ 计算得出）。

正确答案：C、4D16H。

5.2 题目二

题目： 进程 P 有 5 个页面，页号为 0~4，页面变换表及状态位、访问位和修改位的含义如下图所示，若系统给进程 P 分配了 3 个存储块，当访问的页面 3 不在内存时，应该淘汰表中页号为（ A ）的页面。

A、0

B、1

C、2

D、4

页号	页帧号	状态位	访问位	修改位
0	8	1	1	0
1	-	0	0	0
2	3	1	1	1
3	-	0	0	0
4	13	1	1	1

解析：

1. 确定在内存的页面范围：

   • 根据题目要求，被淘汰的页面首先必须在内存中（即状态位为 1 的页面）。
   • 查表可知，当前在内存中的页面有：页号 0、页号 2、页号 4。

2. 应用页面置换算法（改进型 Clock 置换准则） ：

   • 第一步：优先淘汰访问位为 0 的页面。此时在内存中的 0、2、4 号页面的访问位均为 1，无法直接区分。

   • 第二步：进一步淘汰修改位为 0 的页面。

     • 0 号页面的修改位为 0
     • 2 号页面的修改位为 1
     • 4 号页面的修改位为 1

   • 综合来看，页号 0 的访问位虽然为 1，但其修改位为 0，符合优先淘汰的条件（属于最近未被修改的页面）。

正确答案A、0。

5.3 题目三

题目： 设某进程的段表如下所示，逻辑地址（ B ）可以转换为对应的物理地址。

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, 1390)

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：

在分段存储管理中，逻辑地址通常表示为 $(s, d)$ 的形式，其中 $s$ 为段号，$d$ 为段内地址（偏移量）。要使逻辑地址能够正确转换为对应的物理地址，段内偏移量 $d$ 必须小于该段的段长（即 $0 \le d < \text{段长}$），否则会发生越界中断。

逐项检查各个选项中的逻辑地址：

• 段 0（段长 = 600）：

  • 偏移量 128 < 600（合法）
  • 偏移量 1597 ≥ 600（越界/非法）

• 段 1（段长 = 50）：

  • 偏移量 30 < 50（合法）

• 段 2（段长 = 100）：

  • 偏移量 98 < 100（合法）

• 段 3（段长 = 2988）：

  • 偏移量 1390 < 2988（合法）

• 段 4（段长 = 960）：

  • 偏移量 1066 ≥ 960（越界/非法）

综合来看，包含的三组逻辑地址均为合法的是 (0, 128)、(1, 30) 和 (3, 1390)。

正确答案：B、(0, 128) 、(1, 30) 和 (3, 1390)。

5.4 题目四

题目： 假设段页式存储管理系统中的地址结构如下图所示，则系统（ B ）。

A、最多可有 256 个段，每个段的大小均为 2048 个页，页的大小为 8K

B、最多可有 256 个段，每个段最大允许有 2048 个页，页的大小为 8K

C、最多可有 512 个段，每个段的大小均为 1024 个页，页的大小为 4K

D、最多可有 512 个段，每个段最大允许有 1024 个页，页的大小为 4K

解析：

1. 分析段号所占位数与段数：

   • 段号占从第 24 位到第 31 位，共 $31 - 24 + 1 = 8$ 位。
   • 因此，最多可以有 $2^8 = 256$ 个段。排除选项 C 和 D。

2. 分析页内地址所占位数与页的大小：

   • 页内地址占从第 0 位到第 12 位，共 $12 - 0 + 1 = 13$ 位。
   • 页的大小为 $2^{13} \text{ B} = 2^3 \times 2^{10} \text{ B} = 8 \times 1\text{KB} = 8\text{K}$。

3. 分析页号所占位数与每个段的页数：

   • 页号占从第 13 位到第 23 位，共 $23 - 13 + 1 = 11$ 位。
   • 每个段最多允许有 $2^{11} = 2048$ 个页。
   • 注意：在段页式管理中，段的长度是可变的（以页为单位分配），“2048个页”是该段地址结构所能允许的最大上限（即最大允许有 2048 个页），而不是固定大小。

正确答案：B、最多可有 256 个段，每个段最大允许有 2048 个页，页的大小为 8K。

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5.5 题目五

题目： 某文件系统文件存储采用文件索引节点法。假设磁盘索引块和磁盘数据块大小均为 $1\text{ KB}$，每个文件的索引节点中有 $8$ 个地址项 iaddr[0] ～ iaddr[7]，每个地址项大小为 $4\text{ bytes}$，其中 iaddr[0] ～ iaddr[5] 为直接地址索引，iaddr[6] 是一级间接地址索引，iaddr[7] 是二级间接地址索引。如果要访问 icwutil.dll 文件的逻辑块号分别为 $0$、$260$ 和 $518$，则系统应分别采用（ ）。该文件系统可表示的单个文件最大长度是（ ）KB。

第一组选项：

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

第二组选项：

• A、518
• B、1030
• C、16514
• D、65798

【解析】

• 正确答案：第一空选 A，第二空选 D。

• 解析说明：

  • 存储示意图：

  索引节点 (inode) +-----------------------------------+ | iaddr[0] |------------------------> [ 数据块 0 ] (直接) | iaddr[1] |------------------------> [ 数据块 1 ] (直接) | iaddr[2] |------------------------> [ 数据块 2 ] (直接) | iaddr[3] |------------------------> [ 数据块 3 ] (直接) | iaddr[4] |------------------------> [ 数据块 4 ] (直接) | iaddr[5] |------------------------> [ 数据块 5 ] (直接) +-----------------------------------+ | iaddr[6] |---+ +-----------+ | v [ 一级索引块 ] (包含256个地址项) +------------+ | 地址项 1 |------------> [ 数据块 6 ] (一级) | 地址项 2 |------------> [ 数据块 7 ] (一级) | ...... | ...... | 地址项256 |------------> [ 数据块 261 ] (一级) +------------+

+-----------------------------------+ | iaddr[7] |---+ +-----------+ | v [ 主索引块 ] (指向256个二级索引块) +-----------------+ | 地址项 1 |---+ | 地址项 2 | | ...... | ...... | | | 地址项 256 |---|---+ +-----------------+ | | | | | +--> [ 二级索引块 256 ] (最后一个) | +------------+ | | 地址项 1 |----> [ 数据块 65542 ] | | ...... | ...... | | 地址项256 |----> [ 数据块 65797 ] (最大块号) | +------------+ | +--> [ 二级索引块 1 ] (第一个) +------------+ | 地址项 1 |----> [ 数据块 262 ] | 地址项 2 |----> [ 数据块 263 ] | ...... | ...... | 地址项256 |----> [ 数据块 517 ] +------------+

• 前提计算：

  • 磁盘索引块大小为 $1\text{ KB} = 1024\text{ B}$。

  • 每个地址项大小为 $4\text{ B}$。

  • 一个索引块可以存放的地址项个数：

    $$\frac{1024\text{ B}}{4\text{ B}} = 256\text{ 个}$$

• 逻辑块号范围计算：

  • 直接地址索引（iaddr[0] ～ iaddr[5]）：共 $6$ 个，可表示逻辑块号 $0 \sim 5$。

  • 一级间接地址索引（iaddr[6]）：指向一个索引块，该块包含 $256$ 个直接地址。可表示逻辑块号：

    $$6 \sim (6 + 256 - 1) = 6 \sim 261$$

  • 二级间接地址索引（iaddr[7]）：指向一个一级索引块，该块包含 $256$ 个指向二级索引块的地址，每个二级索引块包含 $256$ 个直接地址。可表示逻辑块号：

    $$262 \sim (262 + 256 \times 256 - 1) = 262 \sim 65797$$

• 第一空：访问逻辑块号 $0$ 、****$260$ 、****$518$ 采用的索引方式：

  • 逻辑块号 $0$：在 $0 \sim 5$ 范围内，采用 直接地址索引。
  • 逻辑块号 $260$：在 $6 \sim 261$ 范围内，采用 一级间接地址索引。
  • 逻辑块号 $518$：在 $262 \sim 65797$ 范围内，采用 二级间接地址索引。
  • 对应选项 A。

• 第二空：单个文件最大长度：

  • 最大逻辑块号：

    $$6 (\text{直接}) + 256 (\text{一级}) + 256 \times 256 (\text{二级}) = 6 + 256 + 65536 = 65798$$

  • 因为逻辑块号从 $0$ 开始，最大块号为 $65797$，总块数为 $65798$ 块。

  • 每个数据块大小为 $1\text{ KB}$，所以最大长度为 $65798\text{ KB}$。

  • 对应选项 D。

正确答案：第一空 A，第二空 D（ $65798$ ）。