0509操作系统

1.操作系统提供给程序员创建进程的方法？这些方法分别都是怎么工作的？(参考)

fork()

vfork()

clone()

2.内存管理是什么，内存管理的内容有哪些（参考）

• 操作系统对内存空间进行合理的划分及动态分配。
  • 操作系统负责内存空间的分配与回收。
  • 操作系统需要提供某种技术从逻辑.上对内存空间进行扩充。
  • 操作系统需要提供地址转换功能，负责程序的逻辑地址与物理地址的转换。
  • 操作系统需要提供内存保护功能。保证各进程在各自存储空间内运行，互不干扰（上下限寄存器和重定位寄存器界地址寄存器）

3.内存空间的几种分配方法？

• 连续分配：为一个用户程序分配一个连续的内存空间，装入内存的程序逻辑地址相邻且物理地址也相邻。
  • 单一连续分配：单道程序环境
  • 固定分区分配：将整个用户空间划分成为固定大小的区域。
  • 动态分区分配：根据进程的实际大小，分配内存空间。有外部碎片。
  • 动态可重定位分区分配
• 非连续分配
  • 分页存储
    • 将程序数据分页，在内存中按物理块存储，使用页表记录物理块号
    • 逻辑地址：页号=逻辑地址/页大小，页内偏移=逻辑地址%页大小
    • 地址变换：物理地址=页表寄存器中的页表始址+页号（查到块号）+页内偏移（需要进行越界中断的判断）（只需要直到物理块的逻辑地址，一维）
    • 具有TLB的地址变换机构：快表放在高速缓存中，查找页表时先去快表中查询，没有再去内存中的页表中查找
    • 两次访存：页表和物理块
  • 分段存储  
    • 按照程序自身的逻辑关系划分为若千个段，每个段都有一个段名(在低级语言中，程序员使用段名来编程)，每段从0开始编址
    • 逻辑地址：段号+段内偏移
    • 段表内容：（段号）段长+基址
    • 地址变换：物理地址=段表始址+段号+偏移量（查找段表需要知道段号和段内偏移量，二维）
    • 两次访存：段表和段
  • 段页式存储
    • 将进程按逻辑模块分段，再将各段分页(如每个页面4KB )再将内存空间分为大小相同的内存块/页框/页帧/物理块进程前将各页面分别装入各内存块中
    • 逻辑地址：段号+页号+页内偏移量
    • 段表结构：（段号）段状态+页表大小+页表始址
    • 地址变换：通过段号和段表寄存器找到页表始址，然后通过页表始址和提供的页号找到物理块号（通过段表长度和页表长度判断越界中断）
    • 三次访存：段表、页表和物理块
  • 请求分页
  • 请求分段
  • 请求段页式

4.两级页表是怎么实现的？

5.什么是局部性原理？

• 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的循环)
• 空间局部性:一旦程序访问了某个存储单元，在不久之后，其附近的存储单元也很有可能被访问。(因为很多数据在内存中都是连续存放的，并且程序的指令也是顺序地在内存中存放的)

6.虚拟存储的作用？为什么虚拟存储可以实现？怎么实现的？

• 传统存储方式具有一次性驻留性的缺点：
  • 一次性：作业必须一次性全部装入内存后才能开始运行。这会造成两个问题:①作业很大时，不能全部装入内存，导致大作业无法运行;②当大量作业要求运行时，由于内存无法容纳所有作业，因此只有少量作业能运行，导致多道程序并发度下降。
  • 驻留性:一旦作业被装入内存，就会- 直驻留在内存中，直至作业运行结束。事实上，在一个时间段内，只需要访问作业的一-小部分数据即可正常运行，这就导致了内存中会驻留大量的、暂时用不到的数据，浪费了宝贵的内存资源。
• 虚拟存储即基于局部性原理，在程序装入时，可以将程序中很快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，由操作系统负责将内存中暂时用不到的信息换出到外存。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(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)
• 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

7.几种页面置换算法？比如请求分页页面置换算法，clock置换算法？

       LRU需要采用硬件机制实现：寄存器或者栈