操作系統(tǒng)第5章習題帶答案

1、ATr-rr第五章 一、問答題1、簡述頁式虛擬存儲管理的基本原理。2、交換擴充了內(nèi)存，因此，交換也實現(xiàn)了虛擬存儲器。這句話對嗎？ 不對。交換是把各個進程完整地調(diào)入內(nèi)存，運行一段時間，再放回磁盤上。虛 擬存儲器是使進程在只有一部分在內(nèi)存的情況下也能運行。交換是把整個進程 換入換出主存。而虛擬存儲器的基本思想是程序的大小可以超過物理內(nèi)存的大 小，操作系統(tǒng)把程序的一部分調(diào)入主存來運行，而把其他部分保留在磁盤上。 故交換并未實現(xiàn)虛擬存儲器。3、簡述虛擬存儲器的實現(xiàn)原理。4、簡述快表的作用。5、什么是緊湊？什么時候緊湊？6、比較存儲管理中的連續(xù)分配和離散分配方式。7、當系統(tǒng)中的地址空間非常大時 （例如

2、32 位），會給頁表的設計帶來什么問題？ 請給出一個方案并分析其優(yōu)缺點。答：會導致頁表過長從而很難找到一塊連續(xù)的存儲空間存放頁表，此外如果頁 表中的行不連續(xù)也會加大訪問頁表的查找時間?？梢杂枚嗉夗摫斫鉀Q這個問題，將頁表分頁，離散地存儲在不同區(qū)域，同時建立另一張頁 表映射原來頁表的每一頁。優(yōu)點是不需要大塊的連續(xù)空間，但并沒有減少頁表的空間，同 時也增加了訪存次數(shù)。8、缺頁中斷和一般中斷有什么區(qū)別？9、簡述分頁存儲管理的基本思想和頁表的作用。10、交換擴充了內(nèi)存，因此，交換也實現(xiàn)了虛擬存儲器。這句話對嗎？11、敘述簡單 Clock 置換算法的實現(xiàn)方案。12、解釋靜態(tài)重定位與動態(tài)重定位。13、什么叫

3、緊湊，什么時候緊湊？14、為了實現(xiàn)虛擬頁式存儲管理，頁表應該包含哪些內(nèi)容？15、頁和段有哪些區(qū)別？16、覆蓋技術和交換技術的特點是什么？17、簡述分頁和分段的區(qū)別。18、什么是緊湊？什么時候緊湊？19、簡述虛擬存儲器的定義。20、簡述分頁和分段的區(qū)別21什么叫可重入代碼？22、局部性原理可以體現(xiàn)在哪兩個方面，其具體含義是什么？23、分頁和分段的主要區(qū)別是什么？二、計算題1、現(xiàn)有一分頁虛擬存取管理系統(tǒng)，其頁表保存在寄存器中。若有一個可用的空 頁或被替換的頁未被修改，則它處理一個缺頁中斷需要8ms。如果被替換的頁已 被修改，則處理一個缺頁中斷需要 20ms。內(nèi)存存取時間為1卩s。假定70%被替 換

4、的頁被修改過，為保證有效存取時間不超過 2卩s，可接受的最大缺頁率是多 少？【分析】因為頁表放在寄存器中，所以訪問頁表的時間可以忽略不計。則存取時間就包 括內(nèi)存存取時間和處理缺頁中斷的時間?！敬鸢浮咳绻肞表示缺頁率，則有效訪問時間不超過2®可表示為：(1-p) X 1 + pX (0.7X 20 + 0.3X 8 + 1)< 2因此可計算出：pW 1/16 400 0.000 062、某虛擬存儲器的用戶空間共有32個頁面，每頁1KB內(nèi)存16KB假定某時刻系統(tǒng)為用戶的第0、1、2、3頁分別分配的物理塊號為5、10、4、7,給定虛擬地址093CH請將其變換為物埋地址。由題目所給條

5、件可知，分頁存儲管理系統(tǒng)的邏輯地址結構為：1510 90頁號頁內(nèi)位移邏輯地址093CH的二進制表示如下：000010 0100111100頁號 頁內(nèi)位移由此可知邏輯地址093CH的頁號為2，小于頁表長度4,沒有越界，該頁存放在第4個物理塊中，所以物理地址為113CH3、在一分頁存儲管理系統(tǒng)中，邏輯地址長度為16位，頁面大小為4096字節(jié)，現(xiàn)有一邏輯地址為2F6AH且第0、1、2頁依次存放在物理塊5、10、11中，問 相應的物理地址為多少？答：由題目所給條件可知，分頁存儲管理系統(tǒng)的邏輯地址結構為：1512 110頁號頁內(nèi)位移邏輯地址2F6AH的二進制表示如下：0010 111101101010頁

6、號 頁內(nèi)位移由此可知邏輯地址2F6AH的頁號為2,小于頁表長度3,沒有越界，該頁存 放在第11個物理塊中，用十六進制表示塊號為 B,所以物理地址為BF6AH。4、在一個段式存儲管理系統(tǒng)中，其段表為:段號內(nèi)存起始地址段長02105001235020210090313505904193895試求下列邏輯地址對應的物理地址是什么?段號段內(nèi)位移043011025003400邏輯地址0，430合法，物理地址為：210+430=640=邏輯地址 1 ， 10合法，物理地址為： 2350+10=2360。邏輯地址 2 ， 500非法，不存在物理地址。邏輯地址 3 ， 400合法，物理地址為： 1350+40

7、0=1750。5、在一個具有快表的虛擬頁式內(nèi)存系統(tǒng)中，快表的命中率為95%，指令和數(shù)據(jù)的緩存命中率為75%訪問快表和緩存的時間為 10ns,更新一次快表的時間為 10 更新一個緩存塊的時間為20 Q。請計算，每條指令的有效訪問時間是多少？ 第一次查找頁表：要訪問的頁表在快表中,訪問時間為： 10ns。要訪問的頁表不在快表中，訪問時間為：10 ns+10Q =10.01 pSo第二次訪問緩存(取指或取數(shù)) ：要訪問的指令或數(shù)據(jù)在緩存中，訪問時間為：10nso要訪問的指令或數(shù)據(jù)不在緩存中，訪問時間為10ns+20pS +10ns=20.02 pSo因此，有效的訪問時間為：10ns*95%+10.0

8、1pS *5%+10ns*75%+20.02*25%=5.5225pS6、 對一個將頁表放在內(nèi)存中的分頁系統(tǒng)： 如果訪問內(nèi)存需要0.2*，有效訪問時間為多少？ 如果增加一個快表，且假定在快表中找到頁表項的幾率高達90%，則有效訪問時間又是多少(假定查找快表需花的時間為0)？【分析】 每次訪問數(shù)據(jù)時，若不使用快表，則需要兩次訪問內(nèi)存，即先從內(nèi)存的頁表中讀出頁對應的塊號，然后再根據(jù)形成的物理地址去存取數(shù)據(jù)；使用 快表時，若能從快表中直接找到對應的頁表項，則可立即形成物理地址去訪問 相應的數(shù)據(jù)，否則，仍需兩次訪問內(nèi)存。【答案】(1) 有效訪問時間為：2X 0.2=0.4卩s(2) 有效訪問時間為：0

9、.9X 0.2+ (1-0.9)X 2X 0.2=0.22* s7、在一個采用頁式虛擬存儲管理的系統(tǒng)中，有一用戶作業(yè)，它依次要訪問的指令地址序列為：110,215,128,86,456,119,301,445,266,337。若該作業(yè)的第 0頁已經(jīng)裝入內(nèi)存， 現(xiàn)分配給該作業(yè)的內(nèi)存共 300字，頁的大小為 100字，請回答 下列問題 ：按FIFO調(diào)度算法將產(chǎn)生多少次缺頁中斷？缺頁中斷率為多少？ 按LRU調(diào)度算法將產(chǎn)生多少次缺頁中斷？缺頁中斷率為多少?采用 FIFO 調(diào)度算法時，發(fā)生缺頁 4 次，缺頁中斷率為 4/10=40%。 采用 LRU 調(diào)度算法時，發(fā)生缺頁 5 次，缺頁中斷率為 5/10=

10、20%。9、假定分頁虛擬存儲系統(tǒng)中，某進程的頁面訪問蹤跡為： 4，3，2，1，4，3，5， 4，3，2，1，5，分配給它的內(nèi)存物理塊數(shù)為 3。按LRU頁面置換算法，計算缺頁率 。按最佳頁面置換算法，計算缺頁率 。若按照請求頁式計算，則缺頁率 83% 缺頁率 58%10、在分頁存儲管理方式中，地址空間共 32 位。問：可訪問的內(nèi)存空間的大小 是多少？如果用 12 位表示頁內(nèi)地址，則系統(tǒng)的一個物理塊有多大？一個進程最 多能分多少個頁？可訪問的內(nèi)存空間大小為 232=4GB物理塊的大小等于頁的大小， （2 分），則大小為： 2 設有一分頁存儲管理系統(tǒng)，向用戶提供的邏輯地址空間最大為16頁，每頁 20

11、48 字節(jié)，內(nèi)存總共有 8 個存儲塊，試問邏輯地址至少應為多少位？內(nèi)存空間 多大？14、一臺計算機有一個 Cache內(nèi)存儲器和用作虛擬存儲器的磁盤，假設訪問 Cache中的字需要20ns的定位時間；如果該字在內(nèi)存儲器中而不在Cache中，則需要60ns的時間載入Cache然后在重新開始定位；如果該字不在內(nèi)存儲器 中，貝U需要12ms的時間從磁盤中提取，然后需要60ns復制到Cache中，然后在=4KB最多能分的頁數(shù)為： 232-12=1M 個11、 在某虛擬頁式系統(tǒng)中，假定訪問一次內(nèi)存的平均時間是 10ms平均缺頁中 斷處理時間為250ms系統(tǒng)發(fā)生缺頁中斷率為5%試計算，在該虛擬存儲系統(tǒng)中，

12、平均有效訪問時間是多少？要訪問的頁面在內(nèi)存中，訪問一次的時間： 10ms+10ms=20ms 要訪問的頁面不在內(nèi)存中，訪問一次的時間： 10ms+250ms+10ms+10ms=280ms 根據(jù)兩種情況出現(xiàn)的概率可知，平均有效訪問時間是：20ms*（1-5%）+280ms*5%=33ms分析：邏輯地址空間最大為16頁，頁號4位；每頁2048字節(jié)，頁內(nèi)地址11位; 主存塊大小等于頁大小，2048字節(jié)；答：邏輯地址15位，內(nèi)存主存塊大小*存儲塊數(shù)量，16KB13、在請求分頁式存儲管理方式中，假定系統(tǒng)為某進程分配了四個物理塊， 頁的 引用順序為：7，1,2,0, 3,0,4，2, 3,0,3, 2，

13、1, 2，0，1，7，0，1,且采用固定分配局部算法，則若采用最佳置換算法、先進先出頁面置換算法、LRU置換算法時分別產(chǎn)生多少次缺頁中斷？最佳置換算法：712030423032120170177773333333333337771111144444411111112222222222222222200000000000000007143LRU置換算法:712030423032120170171203042303212017017120304230321201707122304220331201771123044400332227143定位。Cahce的命中率為0.9,內(nèi)存儲器的命中率為0.6,在該系統(tǒng)中訪問一個被定位的字需要的平均時間是多少 ns？平均訪問時間=50.9 老0+(1-0.9) 0冷 粗0+20)+(1-0.9) (1-0.6)(恢 >1000+60+20) "4.8 105ns三、應用題( 解題參考課本中方案 )1、試設計在虛擬存儲環(huán)境下實現(xiàn)簡單的 clock 頁面置換的可行方案。 2某系統(tǒng)要求采用能夠支持內(nèi)存不連續(xù)分配的存管理方式,請設計相應的內(nèi)存 分配回收方案(包括數(shù)據(jù)結構和分配、回收內(nèi)存空間的基本方法) 。3、某系統(tǒng)采用空閑分區(qū)表結