第四章部分習(xí)題答案.doc

習(xí)題四3、何謂靜態(tài)鏈接？何謂裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接和運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)鏈接？答：(1) 靜態(tài)鏈接。在程序運(yùn)行之前，先將各目標(biāo)模塊及它們所需的庫(kù)函數(shù)，鏈接成一個(gè)完整的裝配模塊，以后不再拆開。我們把這種事先進(jìn)行鏈接的方式稱為靜態(tài)鏈接方式。(2) 裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接。這是指將用戶源程序編譯后所得到的一組目標(biāo)模塊，在裝入內(nèi)存時(shí)，采用邊裝入邊鏈接的鏈接方式。(3) 運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接。這是指對(duì)某些目標(biāo)模塊的鏈接，是在程序執(zhí)行中需要該(目標(biāo))模塊時(shí)，才對(duì)它進(jìn)行的鏈接。 6、為什么要引入動(dòng)態(tài)重定位？如何實(shí)現(xiàn)？答：（1）在連續(xù)分配方式中，必須把一個(gè)系統(tǒng)或用戶程序裝入一連續(xù)的內(nèi)存空間。如果在系統(tǒng)中只有若干個(gè)小的分區(qū)，即使它們?nèi)萘康目偤痛笥谝b入的程序，但由于這些分區(qū)不相鄰接，也無法把該程序裝入內(nèi)存。這種不能被利用的小分區(qū)稱為“零頭”或“碎片”。為了消除零頭所以要引入動(dòng)態(tài)重定位。（2）在動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入的方式中，作業(yè)裝入內(nèi)存后的所有地址都仍然是相對(duì)地址，將相對(duì)地址轉(zhuǎn)換為物理地址的工作，被推遲到程序指令要真正執(zhí)行時(shí)進(jìn)行。為使地址的轉(zhuǎn)換不會(huì)影響到指令的執(zhí)行速度，必須有硬件地址變換機(jī)構(gòu)的支持，即須在系統(tǒng)中增設(shè)一個(gè)重定位寄存器，用它來存放程序(數(shù)據(jù))在內(nèi)存中的起始地址。程序在執(zhí)行時(shí)，真正訪問的內(nèi)存地址是相對(duì)地址與重定位寄存器中的地址相加而形成的。地址變換過程是在程序執(zhí)行期間，隨著對(duì)每條指令或數(shù)據(jù)的訪問自動(dòng)進(jìn)行的，故稱為動(dòng)態(tài)重定位。 14、較詳細(xì)地說明引入分段存儲(chǔ)管理是為了滿足用戶哪幾方面的需要。答：1) 方便編程通常，用戶把自己的作業(yè)按照邏輯關(guān)系劃分為若干個(gè)段，每個(gè)段都是從0開始編址，并有自己的名字和長(zhǎng)度。因此，希望要訪問的邏輯地址是由段名(段號(hào))和段內(nèi)偏移量(段內(nèi)地址)決定的。2) 信息共享在實(shí)現(xiàn)對(duì)程序和數(shù)據(jù)的共享時(shí)，是以信息的邏輯單位為基礎(chǔ)的。比如，共享某個(gè)例程和函數(shù)。分頁(yè)系統(tǒng)中的“頁(yè)”只是存放信息的物理單位(塊)，并無完整的意義，不便于實(shí)現(xiàn)共享；然而段卻是信息的邏輯單位。由此可知，為了實(shí)現(xiàn)段的共享，希望存儲(chǔ)管理能與用戶程序分段的組織方式相適應(yīng)。 3) 信息保護(hù)信息保護(hù)同樣是對(duì)信息的邏輯單位進(jìn)行保護(hù)，因此，分段管理方式能更有效和方便地實(shí)現(xiàn)信息保護(hù)功能。4) 動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)在實(shí)際應(yīng)用中，往往有些段，特別是數(shù)據(jù)段，在使用過程中會(huì)不斷地增長(zhǎng)，而事先又無法確切地知道數(shù)據(jù)段會(huì)增長(zhǎng)到多大。前述的其它幾種存儲(chǔ)管理方式，都難以應(yīng)付這種動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)的情況，而分段存儲(chǔ)管理方式卻能較好地解決這一問題。 5) 動(dòng)態(tài)鏈接動(dòng)態(tài)鏈接是指在作業(yè)運(yùn)行之前，并不把幾個(gè)目標(biāo)程序段鏈接起來。要運(yùn)行時(shí)，先將主程序所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)程序裝入內(nèi)存并啟動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行過程中又需要調(diào)用某段時(shí)，才將該段(目標(biāo)程序)調(diào)入內(nèi)存并進(jìn)行鏈接?？梢?，動(dòng)態(tài)鏈接也要求以段作為管理的單位。 17、分頁(yè)和分段存儲(chǔ)管理有何區(qū)別？答：(1) 頁(yè)是信息的物理單位，分頁(yè)是為實(shí)現(xiàn)離散分配方式，以消減內(nèi)存的外零頭，提高內(nèi)存的利用率。段則是信息的邏輯單位，它含有一組其意義相對(duì)完整的信息。分段的目的是為了能更好地滿足用戶的需要。 (2) 頁(yè)的大小固定且由系統(tǒng)決定，由系統(tǒng)把邏輯地址劃分為頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址兩部分，是由機(jī)器硬件實(shí)現(xiàn)的，因而在系統(tǒng)中只能有一種大小的頁(yè)面；而段的長(zhǎng)度卻不固定，決定于用戶所編寫的程序，通常由編譯程序在對(duì)源程序進(jìn)行編譯時(shí)，根據(jù)信息的性質(zhì)來劃分。(3) 分頁(yè)的作業(yè)地址空間是一維的，即單一的線性地址空間，程序員只需利用一個(gè)記憶符，即可表示一個(gè)地址；而分段的作業(yè)地址空間則是二維的，程序員在標(biāo)識(shí)一個(gè)地址時(shí)，既需給出段名，又需給出段內(nèi)地址。 19、虛擬存儲(chǔ)器有哪些特征？其中最本質(zhì)的特征是什么？答：多次性，對(duì)換性，虛擬性。其中最本質(zhì)的特征是多次性。21、實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器需要哪幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)？答：以分頁(yè)請(qǐng)求為例，請(qǐng)求分段和請(qǐng)求段頁(yè)式與此類似：1) 硬件支持主要的硬件支持有： 請(qǐng)求分頁(yè)的頁(yè)表機(jī)制，它是在純分頁(yè)的頁(yè)表機(jī)制上增加若干項(xiàng)而形成的，作為請(qǐng)求分頁(yè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 缺頁(yè)中斷機(jī)構(gòu)，即每當(dāng)用戶程序要訪問的頁(yè)面尚未調(diào)入內(nèi)存時(shí)，便產(chǎn)生一缺頁(yè)中斷，以請(qǐng)求OS將所缺的頁(yè)調(diào)入內(nèi)存； 地址變換機(jī)構(gòu)，它同樣是在純分頁(yè)地址變換機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的。 2) 實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分頁(yè)的軟件這里包括有用于實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求調(diào)頁(yè)的軟件和實(shí)現(xiàn)頁(yè)面置換的軟件。它們?cè)谟布闹С窒?，將程序正在運(yùn)行時(shí)所需的頁(yè)面(尚未在內(nèi)存中的)調(diào)入內(nèi)存，再將內(nèi)存中暫時(shí)不用的頁(yè)面從內(nèi)存置換到磁盤上。 第四章補(bǔ)充習(xí)題1、某系統(tǒng)采用頁(yè)式存儲(chǔ)管理策略，擁有邏輯空間32頁(yè)，每頁(yè)為2KB，擁有物理空間1MB（1）寫出邏輯地址的格式。（頁(yè)號(hào)占高幾位，業(yè)內(nèi)地址占低幾位，總共多少位）（2）若不考慮訪問權(quán)限等，進(jìn)程的頁(yè)表項(xiàng)有多少項(xiàng)？每項(xiàng)至少有多少位？（3）如果物理空間減少一半，頁(yè)表結(jié)構(gòu)應(yīng)相應(yīng)作怎樣的改變？答：（1）該系統(tǒng)擁有邏輯空間32頁(yè)，故邏輯地址中頁(yè)號(hào)必須用5位來描述，而每頁(yè)為2KB，因此，頁(yè)內(nèi)地址必須用11位來描述。這樣，可得到它的邏輯地址格式為：第0位到第10位為頁(yè)內(nèi)地址，第11位到第15位為頁(yè)號(hào)，總共16位。（2）每個(gè)進(jìn)程最多有32個(gè)頁(yè)面，因此，進(jìn)城的頁(yè)表項(xiàng)最多為32項(xiàng)；若不考慮訪問權(quán)限等，則每個(gè)頁(yè)表項(xiàng)中只需給出頁(yè)所對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)。1MB的物理空間可分為220/211=29個(gè)內(nèi)存塊，故每個(gè)頁(yè)表項(xiàng)至少9位。（3）若物理空間減少一半，則頁(yè)表中頁(yè)表項(xiàng)數(shù)仍不變，但每項(xiàng)的長(zhǎng)度可減少1位。2、已知某分頁(yè)系統(tǒng)，主存容量為64KB，頁(yè)面大小為1KB。對(duì)于一個(gè)4頁(yè)大的作業(yè)，其0，1，2，3頁(yè)分別被分配到主存的2、4、6、7塊中。（1）將十進(jìn)制的邏輯地址1023，2500，3500，4500轉(zhuǎn)換成物理地址。（2）以十進(jìn)制的邏輯地址1023為例畫出地址變換過程圖。答：（1）對(duì)于上述邏輯地址，可先計(jì)算出它們的頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址（邏輯地址除以頁(yè)面大小得到的商為頁(yè)號(hào)，余數(shù)為頁(yè)內(nèi)地址），然后通過頁(yè)表轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的物理地址：邏輯地址1023。1023/1K，得到頁(yè)號(hào)為0，頁(yè)內(nèi)地址為1023，查頁(yè)表找到對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為2。故物理地址為2*1K+1023=3071。邏輯地址2500。2500/1K，得到頁(yè)號(hào)為2，頁(yè)內(nèi)地址為452，查頁(yè)表找到對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為6。故物理地址為6*1K+452=6596。邏輯地址3500。3500/1K，得到頁(yè)號(hào)為3，頁(yè)內(nèi)地址為428，查頁(yè)表找到對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為7。故物理地址為7*1K+428=7596。邏輯地址4500。4500/1K，得到頁(yè)號(hào)為4，頁(yè)內(nèi)地址為404，因頁(yè)號(hào)大于頁(yè)表長(zhǎng)度，故產(chǎn)生越界中斷。越界邏輯地址1023物理地址3071頁(yè)表寄存器3210頁(yè)號(hào)N內(nèi)存塊號(hào)頁(yè)表始址頁(yè)表長(zhǎng)度410230102322467+3、已知某系統(tǒng)頁(yè)面長(zhǎng)4KB，每個(gè)頁(yè)表項(xiàng)為4B，采用多層分頁(yè)策略映射64位的用戶地址空間。若限定最高頁(yè)表只占1頁(yè)，則它可采用幾層分頁(yè)策略？答：由題意可知，該系統(tǒng)的用戶地址空間為264B，而頁(yè)的大小為4KB，故一作業(yè)最多可有264/212（即252）個(gè)頁(yè)，其頁(yè)表的大小則為252*4（即254）B。因此，又可將頁(yè)表分成242個(gè)頁(yè)表頁(yè)，并為它建立兩級(jí)頁(yè)表，兩級(jí)頁(yè)表的大小為244B。依次類推，可知道它的3、4、5、6級(jí)頁(yè)表的長(zhǎng)度分別是234B、224B、214B、24B，故必須采取6層分頁(yè)策略。4、在采用局部置換策略的請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，分配給某個(gè)作業(yè)的內(nèi)存塊數(shù)為4，其中存放的四個(gè)頁(yè)面的情況如下表所示。設(shè)表中的所有數(shù)字均為十進(jìn)制數(shù)，所有時(shí)間都是從進(jìn)程開始運(yùn)行時(shí)從0開始計(jì)數(shù)的時(shí)鐘數(shù)。請(qǐng)問，如果系統(tǒng)采用下列置換算法，將選擇哪一頁(yè)進(jìn)行換出？（1）FIFO算法；（2）LRU算法；（3）改進(jìn)的Clock算法。物理塊虛頁(yè)號(hào)裝入時(shí)間最后一次訪問時(shí)間訪問位修改位0260157011116016110202615800332016311答：分析：FIFO算法選擇最先裝入內(nèi)存的頁(yè)面進(jìn)行換出；LRU算法即選擇最近最長(zhǎng)時(shí)間沒被使用的頁(yè)面進(jìn)行換出；改進(jìn)的Clock算法優(yōu)先選擇訪問位和修改位為0的頁(yè)面進(jìn)行換出。所以，F(xiàn)IFO算法選擇的換出頁(yè)面是物理塊3中的第3頁(yè)。算法選擇的換出頁(yè)是物理塊中的第頁(yè)。改進(jìn)算法選擇的換出頁(yè)是物理塊中的第頁(yè)。5、某虛擬存儲(chǔ)器的用戶空間共有32個(gè)頁(yè)面，每頁(yè)1KB，主存16KB。假定某時(shí)刻系統(tǒng)為用戶的第0、1、2、3頁(yè)分配的物理塊號(hào)為5、10、4、7，而該用戶作業(yè)的長(zhǎng)度為6頁(yè)，試將十六進(jìn)制的虛擬地址0A5C、103C、1A5C轉(zhuǎn)換成物理地址。答：由題目所給出條件可知，該系統(tǒng)的邏輯地址有位，其中高位為頁(yè)號(hào)，低位為頁(yè)內(nèi)地址；物理地址有位，其中高位為塊號(hào)，低位為塊內(nèi)地址。另外，由于題目中給出的邏輯地址是進(jìn)制數(shù)，故可先將其轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)以直接獲得頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址，再完成地址的轉(zhuǎn)換。(1) 邏輯地址（0A5C）16的頁(yè)