段式虚拟存储

A. 什么是段页式虚拟存储器有什么特点

段式虚拟存储器是按程序的逻辑结构划分地址空间，段的长度是随意的，并且允许伸长，它的优点是消除了内存零头，易于实现存储保护，便于程序动态装配；缺点是调入操作复杂。将这两种方法结合起来便构成段页式调度。在段页式调度中把物理空间分成页，程序按模块分段，每个段再分成与物理空间页同样小的页面。

B. 什么是虚拟内存呀

虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存（一个连续完整的地址空间），而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片，还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。
别称虚拟存储器（Virtual Memory）。电脑中所运行的

程序均需经由内存执行，若执行的程序占用内存很大或很多，则会导致内存消耗殆尽。为解决该问题，Windows中运用了虚拟内存[1]技术，即匀出一部分硬盘空间来充当内存使用。当内存耗尽时，电脑就会自动调用硬盘来充当内存，以缓解内存的紧张。若计算机运行程序或操作所需的随机存储器(RAM)不足时，则 Windows 会用虚拟存储器进行补偿。它将计算机的RAM和硬盘上的临时空间组合。当RAM运行速率缓慢时，它便将数据从RAM移动到称为“分页文件”的空间中。将数据移入分页文件可释放RAM，以便完成工作。 一般而言，计算机的RAM容量越大，程序运行得越快。若计算机的速率由于RAM可用空间匮乏而减缓，则可尝试通过增加虚拟内存来进行补偿。但是，计算机从RAM读取数据的速率要比从硬盘读取数据的速率快，因而扩增RAM容量（可加内存条）是最佳选择。
虚拟内存是Windows 为作为内存使用的一部分硬盘空间。即便物理内存很大，虚拟内存也是必不可少的。虚拟内存在硬盘上其实就是为一个硕大无比的文件，文件名是PageFile.Sys，通常状态下是看不到的。必须关闭资源管理器对系统文件的保护功能才能看到这个文件。虚拟内存有时候也被称为是“页面文件”就是从这个文件的文件名中来的。
[1]内存在计算机中的作用很大，电脑中所有运行的程序都需要经过内存来执行，如果执行的程序很大或很多，就会导致内存消耗殆尽。为了解决这个问题，WINDOWS运用了虚拟内存技术，即拿出一部分硬盘空间来充当内存使用，这部分空间即称为虚拟内存，虚拟内存在硬盘上的存在形式就是 PAGEFILE.SYS这个页面文件。
2
7虚拟存储器段页式调度编辑
[2]段页式虚拟存储器是段式虚拟存储器和页式虚拟存储器的结合。实存被等分成页。每个程序则先按逻辑结构分段，每段再按照实存的页大小分页，程序按页进行调入和调出操作，但可按段进行编程、保护和共享。它把程序按逻辑单位分段以后，再把每段分成固定大小的页。程序对主存的调入调出是按页面进行的，但它又可以按段实现共享和保护，兼备页式和段式的优点。缺点是在映象过程中需要多次查表。在段页式虚拟存储系统中，每道程序是通过一个段表和一组页表来进行定位的。段表中的每个表目对应一个段，每个表目有一个指向该段的页表起始地址及该段的控制保护信息。由页表指明该段各页在主存中的位置以及是否已装入、已修改等状态信息。如果有多个用户在机器上运行，多道程序的每一道需要一个基号,由它指明该道程序的段表起始地址。虚拟地址格式如下：
基号 段号 页号 页内地址
8虚拟存储器变换算法编辑
[2]虚拟存储器地址变换基本上有3种形虚拟存储器工作过程式：全联想变换、直接变换和组联想变换。任何逻辑空间页面能够变换到物理空间任何页面位置的方式称为全联想变换。每个逻辑空间页面只能变换到物理空间一个特定页面的方式称为直接变换。组联想变换是指各组之间是直接变换，而组内各页间则是全联想变换。替换规则用来确定替换主存中哪一部分，以便腾空部分主存，存放来自辅存要调入的那部分内容。常见的替换算法有4种。
①随机算法：用软件或硬件随机数产生器确定替换的页面。
②先进先出：先调入主存的页面先替换。
③近期最少使用算法：替换最长时间不用的页面。
④最优算法：替换最长时间以后才使用的页面。这是理想化的算法，只能作为衡量其他各种算法优劣的标准。
虚拟存储器的效率是系统性能评价的重要内容，它与主存容量、页面大小、命中率，程序局部性和替换算法等因素有关。[
9虚拟内存不足的成因编辑
【1】、感染病毒：有些病毒发作时会占用大量内存空间，导致系统出现内存不足问题。
【2】、虚拟内存设置不当：通常，应设置为物理内存大小的2倍。若设置过小，则会影响系统程序的正常运行。此时便需重设虚拟内存数值，以“Windows XP”为例，右击“我的电脑”，选择“属性”，在“高级”标签页点击“性能”框中的“设置”按钮，切换至“高级”标签页，后在“虚拟内存”框中点击“更改”按钮，接着重设虚拟内存数值，再点“设置”并“确定”，完后重启系统即可。
【3】、系统盘空间不足：在默认情况下，虚拟内存是以名为“Pagefile.sys”的交换文件存于硬盘的系统分区中。若系统盘剩余容量过小，即会出现该问题。系统盘至少应留有300MB的可用空间，当然此数值需据用户的实际需要而定。尽量不要将各种应用软件装在系统盘，以保证有足够的空间供虚拟内存文件使用，且最好将虚拟内存文件安放至非系统盘内。
【4】、System用户权限设置不当：基于NT内核的Windows系统启动时，System用户会为系统创建虚拟内存文件。有些用户为了系统的安全，采用NTFS文件系统，但却取消了System用户在系统盘“写入”和“修改”的权限，这样就无法为系统创建虚拟内存文件，运行大型程序时，也会出现此类问题。对策：重新赋予System用户“写入”和“修改”的权限即可。（注：该仅限于使用NTFS文件系统的用户。）
10合理设置编辑
如何确定虚拟内存大小？
新手篇
由系统或系统优化软件分配或设置为物理内存的1.5-3倍。
老手篇
事实上，严格按照1.5-3倍的倍数关系来设置并不科学，因此我们可以根据系统的实际应用情况进行设置。在这过程中需要用到Windows 2000/XP Pro/2003自带的性能监视器。
运行“perfmon.msc”打开性能监视器，展开左侧的性能日志和警报，并点击选择计数器日志，在右侧的面板中空白处点击鼠标右键，选择新建日志设置，并命名为Pagefile，然后回车确认。
在常规选项卡下，点击添加计数器按钮，在新弹出的窗口的性能对象下拉菜单中选择Paging File，并选择“从列表选择计数器”，然后点击% Usage Peak，在范例中选择“_Total”，并接着点击“添加”按钮。
然后关闭这个窗口，并点击图三中的“确定”按钮。点击“是”创建日志文件。接着打开“日志文件”选项卡，在日志文件类型下拉菜单中选则“文本文件（逗号分隔）”，然后记住“例如”框中显示的日志文件的路径。
这样，点击确定后这个计数器已经开始运行了，你可以在电脑上进行你的日常操作，并尽可能多的打开和关闭各种经常使用的应用程序和游戏。经过几个小时的使用，基本上计数器已经可以对你的使用情况做出一个完整的评估。
这时你需要先停止这个记数器的运行，同样是在计数器日志窗口中，选中我们新建的Page File记数器，然后右键点击，并且选择停止。用记事本打开日志文件。
需要注意的是，在日志中的数值并不是分页文件的使用量，而是使用率。也就是说，根据日志文件的显示，该系统一般情况下的分页文件只使用了25%左右，而系统当前设置的分页文件足有2GB，那么为了节省硬盘空间，完全可以把分页文件最大值缩小为512MB大小。而对于最小值，可以先根据日志中的占用率求出平均占用率，然后再与最大值相乘，就可以得到了。
相关信息
虚拟内存的位置
在设置虚拟内存的时候还需要注意，如果你有超过一块硬盘，那么最好能把分页文件设置在没有安装操作系统或应用程序的硬盘上，或者所有硬盘中速率最快的硬盘上。这样在系统繁忙的时候才不会产生同一个硬盘既忙于读取应用程序的数据又同时进行分页操作的情况。相反，如果应用程序和分页文件在不同的硬盘上，这样才能最大程度降低硬盘利用率，同时提高效率。当然，如果你只有一个硬盘，那么把页面文件设置在其他分区，也不会有提高磁盘效率的效果。
虚拟内存页面文件与磁盘碎片
由于虚拟内存使用了硬盘，硬盘上非连续写入的文件会产生磁盘碎片，因此一旦用于实现虚拟内存的文件或分区过于零碎，会加长硬盘的寻道时间，影响系统性能。有观点误认为Windows系统频繁读写pagefile.sys就会产生磁盘碎片，实则不然。因为pagefile.sys文件一旦创立，在分区中的分布连续形式就固定下来，文件内部读写并不增加或减少pagefile.sys的文件大小。仅当页面文件告罄后系统创建的temppf.sys会带来磁盘碎片。 而在Linux系统中，将用于虚拟内存的部分置于单独的分区中，不影响其他的分区或文件，则基本杜绝了磁盘碎片带来的影响。
虚拟内存太低的解决办法
一般windowsXP默认情况下是利用C盘的剩余空间来做虚拟内存的，因此，C盘的剩余空间越大，对系统运行就越好，虚拟内存是随着你的使用而动态地变化的，这样C盘就容易产生磁盘碎片，影响系统运行速率，所以，最好将虚拟内存设置在其它分区，如D盘中。查看虚拟内存设置情况如下：
右键点“我的电脑”，左键点“属性”，点选“高级”选项卡，点“性能”里的“设置”按钮，再选“高级”选项卡，点下面的“更改”按钮，所弹出的窗口就是虚拟内存设置窗口，一般默认的虚拟内存是从小到大的一段取值范围，这就是虚拟内存变化大小的范围，最好给它一个固定值，这样就不容易产生磁盘碎片了，具体数值根据你的物理内存大小来定，一般为物理内存的1.5到3倍，如512M内存，可以设置256-768MB(内存+虚拟内存之和一般比正常占用高256MB即可)。1GB的内存的话，设为128-1024MB(内存+虚拟内存之和一般比正常占用高256-512MB即可)，2GB内存以上的话，一般可以禁用虚拟内存了，部分确实会使用大量内存的人，如玩大型3D游戏、制作大幅图片、3D建模等，并收到系统内存不足警告的，才需要酌情设定虚拟内存[3]，设置方法如下：
假设内存为256M，虚拟内存放在D盘，先要将默认的清除，保持C盘为选中状态，单选“无分页文件（N）”再按“设置”按钮，此时C盘旁的虚拟内存就消失了，然后选中D盘，单选“自定义大小”，在下面的“初始大小”和“最大值”两个方框里都添上512，再点一下“设置”按钮，会看到D盘的旁边出现了“512-512”的字样，这样就说明设置好了，再一路确定，最终，系统会要重新启动，重启一下，便完成了设置。
设置方法
手动设置
找出最合适的虚拟内存大小范围值后，
①用右键点击桌面上的“我的电脑”图标，在出现的右键菜单中选“属性”选项打开“系统属性”窗口。在窗口中点击“高级”选项卡，出现高级设置的对话框
②点击“性能”区域的“设置”按钮，在出现的“性能选项”窗口中选择“高级”选项卡，打开其对话框。
③在该对话框中可看到关于虚拟内存的区域，点击“更改”按钮进入“虚拟内存”的设置窗口。选择一个有较大空闲容量的分区，勾选“自定义大小”前的复选框，将具体数值填入“初始大小”、“最大值”栏中，而后依次点击“设置→确定”按钮即可，最后重新启动计算机使虚拟内存设置生效。
调整分页位置

虚拟内存的显示
Windows9x的虚拟内存分页位置，其实就是保存在C盘根目录下的一个虚拟内存文件（也称为交换文件）Win386.swp，它的存放位置可以是任何一个分区，如果系统盘C容量有限，我们可以把Win386.swp调到别的分区中，方法是在记事本中打开System.ini（C:Windows下）文件，在[386Enh]小节中，将“PagingDrive=C:WindowsWin386.swp”，改为其他分区的路径，如将交换文件放在D:中，则改为“PagingDrive=D:Win386.swp”，如没有上述语句可以直接键入即可。
而对于使用Windows2000和WindowsXP的，可以选择“控制面板→系统→高级→性能”中的“设置→高级→更改”，打开虚拟内存设置窗口，在驱动器[卷标]中默认选择的是系统所在的分区，如果想更改到其他分区中，首先要把原先的分区设置为无分页文件，然后再选择其他分区。
或者，WinXP一般要求物理内存在256M以上。如果你喜欢玩大型3D游戏，而内存（包括显存）又不够大，系统会经常提示说虚拟内存不够，系统会自动调整（虚拟内存设置为系统管理）。
注意事项
允许设置的虚拟内存最小值为2MB，最大值不能超过当前硬盘的剩余空间值，同时也不能超过32位操作系统的内存寻址范围——4GB。
禁用页面文件
当拥有了1G以上的内存时，页面文件的作用将不再明显，因此我们可以将其禁用。方法是：依次进入注册表编辑器“HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement”下，在“DisablePagingExecutive”（禁用页面文件）选项中将其值设为“1”即可。
PS：此举可能会造成系统不稳定.某些程序无法运行或死机。请根据自己实际情况更改。
1G以上内存就比较够用了,玩游戏、使用大型软件不推荐禁用虚拟内存。当然如果内存有2G的时候，可以根据自己的实际情况选择虚拟内存的使用大小（我个人认为2G内存可以禁用虚拟内存以提升系统性能，VISTA系统内存使用比较大，可以根据实际情况设定）。
清空页面文件
在同一位置上有一个“ClearPageFileAtShutdown（关机时清除页面文件）”，将该值设为“1”。这里所说的“清除”页面文件并非是指从硬盘上完全删除pagefile.sys文件，而是对其进行“清洗”和整理，根据微软的说法，这是一个安全选项，与性能无关。
高级话题：使用 SweepRAM 工具。适用于 Windows 2000/XP/2003。网上可以找到 SweepRAM 程序。该程序最大的作用是把所有进程的工作集清空。所谓工作集是指进程已映射的物理内存部分（即这些内存块全在物理内存中，并且 CPU 可以直接访问），还有一部分不在工作集中的虚拟内存则可能在转换列表中（CPU 不能通过虚地址访问，需要 Windows 映射之后才能访问），还有一部分则在磁盘上的页面文件里。工作集在进程运行时会被 Windows 自动调整，频繁访问的页面（4KB 的块）会留在内存中，而不频繁访问的页面在内存紧张时会被从工作集中移出，暂时保存在内存中的“转换列表”中，或者进一步换出到页面文件中。当应用程序再次访问某一页面时，操作系统会将它重新加回工作集中。
SweepRAM 工具以一种适中的频率（大约 40 分钟一次）反复运行，可以将各进程的工作集清空，而之后各进程的工作集会慢慢恢复。这样可以保持更好的工作集平衡，从而提高系统性能。
关机自动清除
设置步骤如下：
运行：gpedit.msc进入组策略对象编辑器。
如图依次打开如下内容：“计算机配置”---“Windows 设置”---“安全设置”---“本地策略”---“安全选项”---“关机：清除虚拟内存页面”。
右击“属性”点击“已启用”。
确定，这样设置就ok了。
对于没有组策略的解决方案如下：
按系统快捷键win+r运行regedit打开注册表编辑器。
查找到“HKEY_LOCAL_MACHINE/SYSTEM/CurrentControlSet/Control/Session Manager/Memory Management”，然后在右边的列表中双击“ClearPageFileAtShutdown”。
在弹出的“编辑DWORD”值对话框中改为1。
重新启动计算机，使修改生效。
页面文件，文件的大小由你对系统的设置决定。具体设置方法如下：打开"我的电脑"的"属性"设置窗口，切换到"高级"选项卡，在"启动和故障恢复"窗口的"写入调试信息"栏，如果你采用的是试和错误报告了。所以折中的办法是在系统盘设置较小的页面文件，只要够用就行了。
内存，其最小值设置为物理内存的1.5倍，最大值设置为物理内存的3倍，该分区专门用来存储页面文件，不要再存放其它任何文件。之所以单独划分一个分区用来设置虚拟内存，主要是基于两点考虑：其一，由于该分区上没有其它文件，这样分区不会产生磁盘碎片，这样能保证页面文件的数据读写不受磁盘碎片的干扰；其二，按照Windows对内存的管理技术，Windows会优先使用不经常访问的分区上的页面文件，这样也减少了读取系统盘里的页面文件的机会，减轻了系统盘的压力。
页面文件，则其它硬盘分区不设置任何页面文件。因为过多的分区设置页面文件，这样会导致，硬盘磁头反复的在不同的分区来回读取。这样既耽误了系统速率，也会减少硬盘的寿命。当然，如果你有多个硬盘，则可以为每个硬盘都创建一个页面文件。当信息分布在多个页面文件上时，硬盘控制器可以同时在多个硬盘上执行读取和写入操作。这样系统性能将得到提高。[1]
需要注意！设置过大的虚拟内存将导致关机过慢甚至几十分钟，例如2G电脑设置16G虚拟内存虽然增加了电脑性能但是关机可能需要几分钟。

希望采纳！

C. 段页式虚拟存储器中由虚拟地址向实际地址转换的过程需要查几次表,这些表示如

摘要 段式虚拟存储器：段式虚拟存储器的基本思想是：按照程序的逻辑结构划分段，！主存以段为单位进行分配。由于段是按照程序的自然边界划分的，因此每个段的长度各不相同，并且程序员通常还会把不同类型的数据划分到不同的段中。

D. 虚拟存储器技术主要用于解决什么问题简述虚拟存储器的基本工作原理。

虚拟存储器技术主要解决电脑内存不够的问题，电脑中所运行的程序均需经由内存执行，若执行的程序占用内存很大或很多，则会导致内存消耗殆尽。

为解决该问题，Windows中运用了虚拟内存技术，即匀出一部分硬盘空间来充当内存使用。当内存耗尽时，电脑就会自动调用硬盘来充当内存，以缓解内存的紧张。若计算机运行程序或操作所需的随机存储器(RAM)不足时，则 Windows 会用虚拟存储器进行补偿。

工作原理

1、中央处理器访问主存的逻辑地址分解成组号a和组内地址b，并对组号a进行地址变换，即将逻辑组号a作为索引，查地址变换表，以确定该组信息是否存放在主存内。

2、如该组号已在主存内，则转而执行④；如果该组号不在主存内，则检查主存中是否有空闲区，如果没有，便将某个暂时不用的组调出送往辅存，以便将这组信息调入主存。

3、从辅存读出所要的组，并送到主存空闲区，然后将那个空闲的物理组号a和逻辑组号a登录在地址变换表中。

4、从地址变换表读出与逻辑组号a对应的物理组号a。

5、从物理组号a和组内字节地址b得到物理地址。

6、根据物理地址从主存中存取必要的信息。

(4)段式虚拟存储扩展阅读：

相关概念

1、实地址与虚地址

用户编制程序时使用的地址称为虚地址或逻辑地址，其对应的存储空间称为虚存空间或逻辑地址空间；而计算机物理内存的访问地址则称为实地址或物理地址，其对应的存储空间称为物理存储空间或主存空间。程序进行虚地址到实地址转换的过程称为程序的再定位。

2、虚拟内存的访问过程

虚存空间的用户程序按照虚地址编程并存放在辅存中。程序运行时，由地址变换机构依据当时分配给该程序的实地址空间把程序的一部分调入实存。

每次访存时，首先判断该虚地址所对应的部分是否在实存中：如果是，则进行地址转换并用实地址访问主存；否则，按照某种算法将辅存中的部分程序调度进内存，再按同样的方法访问主存。

3、异构体系

从虚存的概念可以看出，主存-辅存的访问机制与cache-主存的访问机制是类似的。这是由cache存储器、主存和辅存构成的三级存储体系中的两个层次。cache和主存之间以及主存和辅存之间分别有辅助硬件和辅助软硬件负责地址变换与管理，以便各级存储器能够组成有机的三级存储体系。

E. 计算机组成原理——虚拟存储器

（1）程序员在比实际主存大得多的逻辑地址空间中编写程序

（2）程序执行时，把当前需要的程序段和数据块掉入主存，其他暂不使用的放在磁盘上

（3）执行指令时，通过硬件将逻辑地址转化为物理地址。虚拟地址高位为虚页号，低位为页内偏移地址

（4）当程序发生数据访问或程序访问失效(缺页时)，由操作系统把信息从磁盘调入主存中

    （1）基本思想：

        内存被分成固定长度且长度较小的存储块（页框，实页，物理页）

        每个进程也被划分为固定长度的程序块（页，虚页，逻辑页）

        通过页表，实现逻辑地址想物理地址的转化

    （2）逻辑地址

        程序中指令所使用的地址（进程所在地址空间）

    （3）物理地址

        存放指令或数据的实际内存地址

（1）与“cache-主存”层次相比，页大小远比cache的行大小要大（windows中的页位4k）

（2）采用全相联映射方式：磁盘中的任意一个页能用射到内存中的任意一个页

    因为缺页导致中断时，操作系统从磁盘拿数据通常要耗费几百万个时钟周期。增大页大小，可以减少缺页中断

（3）为什么让软件处理“缺页”

    因为访问磁盘需要好粉几百万个时钟周期，硬件即使能立刻把地址打给磁盘，磁盘也不能立即响应

（4）为什么地址转换用硬件实现

    硬件实现地址转换可以加快指令的执行速度

（5）为什么页写会策略采用write back

    避免频繁的慢速磁盘访问

页表的首地址放在基址寄存器。采用基址寻址方式

每个页表项前面有一个虚页号：从0开始递增的序号。页表项又分为几个结构：

（1）装入位：该页是否在内存中

（2）修改位：该也在内存中是否被修改

（3）替换控制位：用于clock算法

（4）其他

（5）实页号（8进制）

（1）一次磁盘引用需要访问几次主存？2次，一次查页表，一次查物理地址。于是，把经常查的页表放到cache中。这种在cache页表项组成的页表称为TLB（Translation Lookside Buffer）

（2）TLB的页表结构：tag + 主存中的页表项

当采用全相连映射时，tag为页表项前面的虚页号。需要把tag和虚页号一一比较

当采用组相联映射时，tag被分为tag+index，虚页号的高位为tag，虚页号的低位为index，做组内索引(属于组内第几行)

    1.段式存储是根据程序逻辑，给程序分段。使得每段大小不同。这种虚拟地址划分方法适合程序设计

    2.段式存储的虚拟地址由段号和段内偏移地址组成。段式虚拟存储器到物理地址的映射通过段表实现

    3.段式虚拟存储会造成空页

    1.段页式虚拟存储，先把程序按照逻辑分成段，再把每段分成固定大小的页。

    2.程序对主存的调入调出是按照页面进行的；但他有可以根据段实现共享和保护

    3.缺点是段页式虚拟地址转换成物理地址需要查询2个表：段表和页表。段表找到相应页表的位置，页表找到想也页的位置

    4.段页式细腻地址的结构可以为以下形式：

            程序地址： 用户号(进程pid) | 段号 | 页号 | 页内偏移地址

（1）某计算机的cache块工16块，采用二路组相联映射方式，每个主存块大小为32字节，按照字节编制。则主存129号单元的主存块硬装如刀cache的组号是：（C）A、0      B、2      C、4      D、6

解：二路组相联，所以每组2块，共有16/2=8组，所以组号占3位。

      每块32字节，所以块内地址占5位。

      129转化为二进制：1000 0001：前3位为组号，100：=4

（2）假设用若干个2K4位的芯片组成一个8K8位的存储器，则地址0B1FH所在芯片的最小地址为：

解：用2片组成一行，共4行，所以片选地址占2位。片内地址有2k=211，所以占11位

      0B1FH：000|0 1|011 0001 1111 这三段为前缀，片选地址，片内地址。

      该片芯片的最小地址是片内地址全0：000|0 1|000 0000 0000 = 0800H

（3）某计算机的主存地址空间大小为256MB，按字节编址，指令cache和数据cache分离，均有8个cache行，每行大小为64B，数据cache采用直接映射方式，现有两个程序A，B对数组int a[256][256]进行遍历，程序A按行遍历，程序B按列遍历。假定int类型数据用32位补码表示，数组a按行优先方式存储，其地址为320（十进制）。

问：(1) 若不考虑cache一致性维护和替换算法所需的控制位，则数据cache的总容量占多少？

      (2) 数组元素a[0][31]和a[1][1]各自所在主存块对应的cache行号分别为多少（cache从0行开始）？

      (3)程序A和B的数据访问命中率各自为多少？哪个程序的执行时间更短？

解：(1) 因为cache的总容量是cache每行的数据存储大小+tag位+数据是否有效位+其他一致性控制位。

          主存地址空间256MB，占28位。直接映射方式，8行，行号占3位。每行64B，所以块内地址占6位，因此，tag占28-3-6=19位

          每行有一个数据有效位。因此，cache共（19+1+648）8 = 532字节

      (2) 因为int类型占32位，所以一个int占4B。a[0][31] = 320 + 314 = 444 a1 = 320 + 4(256+1) = 1348。

          块内地址占6位，直接映射下行号占3位，因此444 = 110 | 111100，所以行号为6

          1348 = 10 | 101 | 000100，所以行号为5

      (3) 因为1行cache占64B，每个int数占4B，所以一行有16个数。第一个数会因cache缺失而不命中，然后调入cache。，使得后面的15个int访问全部命中。所以命中率为1516 对于程序B，每次调入16个数，小于数组每行的128个元素，因此每次都不会命中，命中率为0

F. 试说明虚拟存储器的涵义，它与物理存储器有什么区别

试说明虚拟存储器的涵义，它与物理存储器有什么区别
页面虚拟存储器与段式虚拟存储器区别：
1、页面虚拟存储器
页式虚拟存储系统中，虚拟空间分成页，称为逻辑页；主存空间也分成同样大小的页，称为物理页。页表中每一个虚存逻辑页号有一个表目，表目内容包含该逻辑页所在的主存页面地址(物理页号),用它作为实存地址的高字段，与虚存地址的页内行地址字段相拼接，产生完整的实主存地址，据此来访问主存。
2、段式虚拟存储器
段式虚拟存储器是按程序的逻辑结构划分地址空间，段的长度是随意的，并且允许伸长，它的优点是消除了内存零头，易于实现存储保护，便于程序动态装配；缺点是调入操作复杂。将这两种方法结合起来便构成段页式调度。在段页式调度中把物理空间分成页，程序按模块分段，每个段再分成与物理空间页同样小的页面。

G. 页面虚拟存储器与段式虚拟存储器的区别

页面虚拟存储器与段式虚拟存储器区别：
1、页面虚拟存储器
页式虚拟存储系统中，虚拟空间分成页，称为逻辑页；主存空间也分成同样大小的页，称为物理页。页表中每一个虚存逻辑页号有一个表目，表目内容包含该逻辑页所在的主存页面地址(物理页号),用它作为实存地址的高字段，与虚存地址的页内行地址字段相拼接，产生完整的实主存地址，据此来访问主存。
2、段式虚拟存储器
段式虚拟存储器是按程序的逻辑结构划分地址空间，段的长度是随意的，并且允许伸长，它的优点是消除了内存零头，易于实现存储保护，便于程序动态装配；缺点是调入操作复杂。将这两种方法结合起来便构成段页式调度。在段页式调度中把物理空间分成页，程序按模块分段，每个段再分成与物理空间页同样小的页面。

H. 虚拟存储技术的指导思想是以时间换取空间对吗

1、虚拟存储管理概念
一个计算机任务只需要部分装入主存便可以启动运行，其余部分留在磁盘上，在需要的时候装入主存，这样可以提高主存空间的利用率。这样该系统所具有的主存容量会比实际主存容量大很多，这样的存储器称为虚拟存储器。
2、程序局部性原理
程序在执行时会呈现局部性规律，即在一段时间内，程序的执行仅局限于某个部分，相应所访问的空间也局限于某个区域内。程序的局限性表现在时间、空间两个方面。
2.1 时间局限性
指程序中的某个指令一旦执行，则在不久的将来可能会被再次执行；如果某个存储单元被访问，则不久后该存储单元可能会被再次访问。产生时间局限性的原因是程序中存在大量的循环处理。
2.2 空间局限性
指一旦程序访问了某个存储单元，在不久的将来，它附件的存储单元也有可能被访问。典型原因是程序是顺序执行的。
3、虚拟存储器的实现原理
虚拟存储器具有请求调入功能和置换功能，能仅把作业的一部分装入主存便运行作业系统，能从逻辑上对主存容量进行扩充的一种虚拟存储系统。其逻辑容量由主存和外存容量之和以及CPU可寻址的范围决定，运行速度接近主存速度。应用十分广泛。
3.1 虚拟存储器实现方式
1、请求分页系统
在分页系统的基础上增加了请求调页功能和页面装置功能所形成的页式虚拟存储系统。置换时以页面为单位。
2、请求分段系统
在分段系统的基础上增加了请求调段和分段置换功能所形成的段式虚拟存储系统。置换时以段为单位。
3、请求分页管理
请求分页是在纯分页系统的基础上增加了请求调页功能、页面置换功能所形成的页式虚拟存储系统。是目前最常用的一种虚拟存储器的方式。
请求分页的页表机制是在纯分页的页表机制上形成的，因为只将应用程序的一部分调入主存，还有一部分仍在磁盘上，因此需要在页表中增加（状态位、访问字段和辅存地址等）供程序（数据）在转进、转出时参考。
请求分页系统中的地址变换机构是在分页系统的地址变换结构的基础上增加了某些功能。比如处理缺页中断、从主存中转出一页实现虚拟存储。
在请求分页系统中，每当所要访问的页面不在主存时便要产生一个缺页中断，请求系统将所缺的页调入主存，这个是由中断机构完成的。
3.1 缺页中断和一般中断的区别
1、缺页中断是在指令执行期间产生和中断处理信号；一般中断是在一条指令执行完。下一条指令执行前检查和处理中断信号。
2、发生缺页中断返回到被中断指令的开始重新执行该指令；

I. 虚拟存储器按地址格式不同可分为哪几种

根据地址格式不同，虚拟存储器分为:页式虚拟存储器、段式虚拟存储器和段页式虚拟存储器。