3.(2001年)
从资源管理的观点来看，操作系统的管理对象是计算机系统的资源，操作系统则是管理系统资源的程序集合。
(1).试问操作系统所管理的资源有哪些？（4分)
(2).操作系统从哪几个方面对资源进行管理？主要完成什么工作？（12分）
(3).以存储管理中的段式存储管理为例，请叙述操作系统对内存的具体管理方案（包括功能、数据结构和算法）。（14分)
答案:
(1).操作系统所管理的资源分为硬件资源和软件资源，硬件资源包括：CPU、内存、各种外部设备，软件资源主要是信息（程序和数据）。（4分）
(2).操作系统在共享的前题下，以资源分配、使用和回收为出发点，考虑操作系统各部分程序的功能和算法，解决并发环境中的资源管理问题。
虽然操作系统所管理的各类资源的性质各不相同，但所需要解决的问题以及资源管理的策略又都具有类似之处。因此，每种资源管理模块都要研究以下几方面的内容：
①记住资源的使用状态，即记住哪些资源处于空闲，哪些资源已被使用和被谁使用等；
②确定资源的分配策略，即根据各类资源的不同特点确定一组原则，以决定如何进行资源的分配和调度；
③执行资源的分配，即根据用户的要求和资源分配策略，具体执行资源的分配工作；
④回收资源，即当某些用户作业已不再需要某种资源时，系统及时地回收资源，以便重新分配给其它的作业使用。
(答出一项给3分。)
(3).首先从内存划分、程序逻辑地址划分、内存分配几方面考虑段式存储管理方案的工作原理：
①内存划分：内存空间被动态地划分为若干个长度不相同的区域，每个区域称作一个物理段、每个物理段在内存中有一个起始地址，称作段首址。将物理段中的所有单元从0开始依次编址，称为段内地址。（2分）
②逻辑地址空间划分：用户程序按逻辑上有完整意义的段来划分。称为逻辑段。例如主程序、子程序、数据等都可各成一段，每段对应于一个过程，一个程序模块或一个数据集合。将一个用户程序的所有逻辑段从0开始编号，称为段号。将一个逻辑段中的所有单元从0开始编址，称为段内地址。(2分)
用户程序的逻辑地址由段号和段内地址两部分组成：段号，段内地址
③内存分配：系统以段为单位进行内存分配，为每一个逻辑段分配一个连续的内存区 (物理段)。逻辑上连续的段在内存不一定连续存放。（2分) 然后，从实现方法上考虑：
④建立段表（2分）
系统为每个用户程序建立一张段表，用于记录用户程序的逻辑段与内存物理段之间的对应关系，包括逻辑段号，物理段首地址和物理段长度三项内容。用户程序有多少逻辑段，该段表里就登记多少行，且按逻辑段的顺序排列。段表存放在内存系统区里。
⑤建立空闲区表（6分）
系统中设立一张内存空闲区表，记录内存中空闲区域情况，用于为段分配和回收内存。系统在寻找空闲区时可采用以下三种分配算法。
①首先适应算法
根据申请，在空闲区表中选取第一个满足申请长度的空闲区。此算法简单，可以快速做出分配决定。
②最佳适应算法
根据申请，在空闲区表中选择能满足申请长度的最小空闲区。此算法最节约空间，因为 它尽量不分割大的空闲区。其缺点是可能会形成很多很小的空闲区域，称作碎片。
③最坏适应算法
根据申请，在空闲区表中选择能满足申请要求的最大的空闲区。该算法的出发点是：在大空头区中装人信息后，分割剩下的空闲区相对也大，还能用于装入新的信息。该算法的优点是可以避免形成碎片；缺点是分割大的空闲区后，再遇到较大的申请时，无法满足的可能性较大。
4.(2002年)
目前，大多数计算机系统都支持虚拟页式地址转换机制。试回答下列问题：
(1).页式存储管理方案中，用户地址空间怎样划分？内存地址空间怎样划分？内存分配过程是怎样的？（10分）
(2).页表应设计哪些数据项，每个数据项的作用是什么？（10分）
(3).页式存储管理方案中，地址映射机制需要哪种寄存器的支持？为了加快地址映射速度，需要采取什么措施？该措施的作用是什么？（10分）
答案:
(1).系统将用户程序的逻辑空间按照相等大小划分成若干界面，称为逻辑页面。（2分）各个逻辑页面从0开始依次编号，每个逻辑页面内也从0开始编址，称为页内地址。用户程序的逻辑地址由逻辑页号和页内地址两部分组成。（2分）
页式存储管理将内存空间按照逻辑页面大小划分成等长的若干区域，每个区域为一个内存块。（2分）内存的所有内存块从0开始编号。（1分）
内存分配时，以页面（块）为单位，并按用户程序所需页数多少进行分配。（2分）逻辑上相邻的页面在内存中不一定相邻，即分配给用户程序的内存块不一定连续。（1分）
(2).页表表项有：
逻辑页面号；（2分）
物理页面号（或块号）；（2分）
驻留位（中断位或特征位）：指示该页在内存还是在外存；（2分）
外存地址：指示该页在外存的地址；（2分）
修改位：指示该页在内存驻留期间是否被修改过；（2分）
(3).系统提供一对硬件寄存器：页表始址寄存器和页表长度寄存器。（2分，答对1个为1分）
①页表始址寄存器，用于保存正在运行进程的页表在内存的首地址。当进程被调度程序选中投入运行时，系统将其页表首地址从进程控制块中取出送入该寄存器。（2分）
②页表长度寄存器，用于保存正在运行进程的页表的长度。当进程被选中运行时，系统将它从进程控制中块中取出送入该寄存器。（2分）
为了加快地址映射速度，可在地址映射机制中增加一个小容量的联想寄存器（相联存储器），（2分）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。（2分）
