第3章 存儲管理-習題答案

1、第3章 存儲管理習題1.1 選擇題1、需要將整個進程放在連續(xù)內(nèi)存空間的存儲管理方式是（ A ）。A分區(qū)存儲管理B頁式存儲管理C段式存儲管理D段頁式存儲管理2、解決內(nèi)存碎片問題較好的存儲器管理方式是（ B ）。A可變分區(qū) B分頁管理 C分段管理 D單一連續(xù)分配3、采用（ B ）不會產(chǎn)生內(nèi)部碎片（即“內(nèi)零頭”）。A分頁式存儲管理 B分段式存儲管理 C固定分區(qū)式存儲管理 D段頁式存儲管理4、操作系統(tǒng)采用分頁式存儲管理方式，要求（ B ）。A每個進程擁有一張頁表，且進程的頁表駐留在內(nèi)存中。B每個進程擁有一張頁表，但只要執(zhí)行進程的頁表駐留在內(nèi)存中，其他進程的頁表不必駐留在內(nèi)存中。C所有進程共享一張頁表，

2、以節(jié)約有限的內(nèi)存空間，但頁表必須駐留在內(nèi)存中。D所有進程共享一張頁表，只有頁表中當前使用的頁面必須駐留在內(nèi)存中，以最大限度地節(jié)約有限的內(nèi)存空間。5、在分頁式存儲管理系統(tǒng)中，每個頁表的表項實際上是用于實現(xiàn)（ C ）。A訪問輔存單元 B靜態(tài)重定位 C動態(tài)重定位 D裝載程序6、設有8頁的邏輯空間，每頁有1024B，它們被映射到32塊的物理存儲區(qū)中。那么，邏輯地址的有效位是（ C ），物理地址至少是（ C ）位。A10、11 B12、14 C13、15 D14、167、一個分頁存儲管理系統(tǒng)中，地址長度為32位，其中頁號占8位，則頁表長度是（ A ）。A2的8次方字節(jié) B2的16次方字節(jié)C2的24次方字

3、節(jié) D2的32次方字節(jié)8、某頁式管理系統(tǒng)中，地址寄存器的低9位表示頁內(nèi)地址，則頁面大小為（B）。A1024字節(jié) B512字節(jié) C1024K字節(jié) D512K字節(jié)9、分段式存儲管理系統(tǒng)中，若地址用24位表示，其中8位表示段號，則允許每段的最大長度是（ B ）。A2的24次方字節(jié) B2的16次方字節(jié) C2的8次方字節(jié) D2的32次方字節(jié)10、虛擬存儲管理機制的理論基礎是程序的（ A ）原理。 A局部性 B全局性 C動態(tài)性 D虛擬性 11、虛擬存儲系統(tǒng)能夠提供容量很大的虛擬空間，但大小有一定范圍，受到（ C ）限制。A內(nèi)存容量不足 B交換信息的大小CCPU地址表示范圍 DCPU時鐘頻率 12、虛擬存儲

4、器最基本的特征是（ A ）。A從邏輯上擴充內(nèi)存容量 B提高內(nèi)存利用率 C駐留性 D固定性13、一般來說，分配的內(nèi)存頁框數(shù)越多，缺頁中斷率越低，但是以下（ D ）頁面置換算法存在異?，F(xiàn)象：對于某些進程分配的內(nèi)存越多缺頁中斷率反而越高。ALRU BOPTCLFU DFIFO1.2 填空題1、影響缺頁中斷率的因素有（ 頁框大小 ）、（ 分配的頁框數(shù) ）、頁面置換算法和程序本身特性。2、為了縮短地址轉換時間，操作系統(tǒng)將訪問頻繁的少量頁表項存放到稱為（ 相聯(lián)存儲器 ）的高速寄存器組中，構成一張（ 快表 ）。3、在頁式存儲管理系統(tǒng)中，頁面大小為4KB，某進程的0、1、2、3頁分別存放在3、5、4、2號頁框

5、中，則其邏輯地址1A3F（H）所在頁框號為（ 5 ），轉換所得物理地址為（ 5A3F ）（H）。4、分頁式存儲管理系統(tǒng)中，地址寄存器長度為24位，其中頁號占14位，則內(nèi)存的分塊大小應該是（ 210 ）字節(jié)。5、在沒有快表的情況下，在分頁存儲管理系統(tǒng)中，每訪問一次數(shù)據(jù)，至少要訪問（ 2 ）次內(nèi)存。6、分段式存儲管理系統(tǒng)為每個進程建立一張段映射表，即段表。每一段在表中占有一個表項，其中記錄該段在內(nèi)存中的（ 起始地址 ）和段的長度。7、程序局部性原理可總結為以下三點：（ 時間局部性 ）、（ 空間局部性 ）和順序局部性。8、在作業(yè)裝入內(nèi)存時進行地址變換的方式稱為（ 靜態(tài) ）地址重定位，而在作業(yè)執(zhí)行期間

6、，當訪問到指令或數(shù)據(jù)時才進行地址變換的方式稱為（ 動態(tài) ）地址重定位。9、在虛擬段式存儲管理中, 若邏輯地址的段內(nèi)地址大于段表中該段的段長, 則發(fā)生（ 地址越界 ）中斷。1.3 簡答題1、給定段表如下：段 號段 首 址段 長0200400123003002800100313005804給定地址為段號和位移：1）1，10 、2）2，150 、 3）4，40，試求出對應的內(nèi)存物理地址。答：1）1，10 對應的內(nèi)存物理地址是23102）2，150對應的內(nèi)存物理地址是越界3）4，40 缺段中斷2、在一個分頁虛擬存儲管理系統(tǒng)中，用戶編程空間32個頁，頁長1KB，內(nèi)存為16KB。如果用戶程序有10頁長，若

7、己知虛頁0、1、2、3，已分到頁框8、7、4、10 ，請將虛地址0AC5H和1AC5H轉換成對應的物理地址。答：虛地址0AC5H = 0000 1010 1100 0101 映射到物理頁框第4頁。 對應的物理地址為 0001 0010 1100 0101=12C5H 虛地址1AC5H=0001 1010 1100 0101 頁表中尚未有分配的頁框，此時引發(fā)缺頁中斷，由系統(tǒng)另行分配頁框。3、請描述存儲保護和地址越界中斷機制。答：l 存儲保護：為多個程序共享內(nèi)存提供保障，使在內(nèi)存中的各道程序，只能訪問它自己的區(qū)域，避免各道程序間相互干擾，特別是當一道程序發(fā)生錯誤時，不致于影響其他程序的運行，通常由

8、硬件完成保護功能，由軟件輔助實現(xiàn)。l 地址越界中斷：每個進程都有自己獨立的進程空間，如果一個進程在運行時所產(chǎn)生的地址在其地址空間之外，則發(fā)生地址越界。即當程序要訪問某個內(nèi)存單元時，由硬件檢查是否允許，如果允許則執(zhí)行，否則產(chǎn)生地址越界中斷，由操作系統(tǒng)進行相應處理3、什么是覆蓋？什么是交換？覆蓋和交換的區(qū)別是什么？答：l 覆蓋：將程序劃分成若干個功能上相對獨立的程序段，按照程序的邏輯結構讓那些不會同時執(zhí)行的程序段共享同一個內(nèi)存區(qū)的內(nèi)存擴充技術。l 交換：先將內(nèi)存某部分的程序或數(shù)據(jù)寫入外存交換區(qū)，再從外存交換區(qū)中調入指定的程序或數(shù)據(jù)到內(nèi)存中來，并讓其執(zhí)行的一種內(nèi)存擴充技術。l 與覆蓋技術相比，交換不

9、要求程序員給出程序段之間的覆蓋結構，而且，交換主要在進程或作業(yè)之間進行，而覆蓋則主要在同一個作業(yè)或同一個進程內(nèi)進行。4、在分頁式存儲管理系統(tǒng)中，為什么常既有頁表，又有快表？答：l 在分頁式存儲管理中，當CPU執(zhí)行到某條指令、要對內(nèi)存中的某一地址訪問時，首先要根據(jù)相對地址去查頁表（訪問一次內(nèi)存），然后獲取絕對地址去真正執(zhí)行指令（第二次訪問內(nèi)存）。l 為了提高相對地址到絕對地址的變換速度，用存儲于高速相聯(lián)存儲器的塊表來代替部分頁表。這時地址轉換是以并行的方式進行，這樣做無疑比僅查內(nèi)存中的頁表要快得多。但是，相聯(lián)存儲器的成本較高，由它來存儲整個頁表是不可取的?？紤]到程序局部性原理，實際系統(tǒng)中總是一方

10、面采用內(nèi)存頁表、另一方面用快表來共同完成地址的變換工作。5、請簡述引入快表后的分頁式存儲管理系統(tǒng)的地址變換過程。答：l 地址變換機構自動將頁號與快表中的所有頁號進行并行比較，若其中有與此匹配的頁號，則取出該頁對應的頁框號，與頁內(nèi)地址拼接形成物理地址。l 若頁號不在快表中，則再到內(nèi)存頁表中取出物理塊號，與頁內(nèi)地址拼接形成物理地址。l 同時還應將這次查到的頁表項存入快表中，若快表已滿，則必須按某種原則淘汰一個表項以騰出位置。6、分別簡述虛擬內(nèi)存和虛擬設備技術。答：l 虛擬內(nèi)存：把有限的內(nèi)存容量變得無限大，用戶在運行遠大于實際內(nèi)存容量的程序時，不會發(fā)生內(nèi)存不夠的錯誤。也就是說，用戶所運行的程序大小與

11、實際內(nèi)存容量無關。l 虛擬設備：通過虛擬技術把一臺物理I/O設備虛擬為多臺邏輯上的I/O設備供多個用戶使用，每個用戶可以占用一臺邏輯上的I/O設備，實現(xiàn)I/O設備的共享。7、動態(tài)分區(qū)管理中查找空閑區(qū)的算法有哪些？答：l 首次適應算法（first fit）。首次適應算法又稱最先適應算法，該算法要求空閑區(qū)按地址大小遞增的次序排列。在進行內(nèi)存分配時，從未分配區(qū)表（或空閑區(qū)鏈）開始位置順序查找，直到找到第一個能滿足其大小要求的空閑區(qū)為止。l 循環(huán)首次適應算法（next fit）。循環(huán)首次適應算法又稱下次適應算法，它是首次適應算法的變形。該算法是從上次找到的空閑區(qū)的下一個空閑區(qū)開始查找，直到找到第一個能

12、滿足其大小要求的空閑區(qū)為止。l 最佳適應算法（best fit）。最佳適應算法要求空閑區(qū)按容量大小遞增的次序排列。在進行內(nèi)存分配時，從未分配區(qū)表（或空閑區(qū)鏈）開始位置順序查找，直到找到第一個能滿足其大小要求的空閑區(qū)為止。l 最壞適應算法（worst fit）。最壞適應算法要求空閑區(qū)按容量大小遞減的次序排列。在進行內(nèi)存分配時，先檢查未分配區(qū)表（或空閑區(qū)鏈）中的第一個空閑區(qū)，若第一個空閑區(qū)小于作業(yè)所要求的大小，則分配失??；否則從該空閑區(qū)中劃出與作業(yè)大小相等的一塊內(nèi)存空間分配給請求者，余下的空閑區(qū)仍然留在未分配區(qū)表（或空閑區(qū)鏈）中。1.4 解答題1、分頁存儲管理系統(tǒng)中，假設某進程的頁表內(nèi)容如下表所示

13、。頁面號頁框號中斷位0101H1102254H1頁面大小為4KB，一次內(nèi)存的訪問時間是100ns，一次快表的訪問時間是10ns，處理一次缺頁的平均時間為108ns（已含更新快表和頁表的時間），分配給該進程的物理塊數(shù)固定為2，采用最近最少使用置換算法（LRU）和局部淘汰策略。假設快表初始為空；地址轉換時先訪問快表，若快表未命中，再訪問頁表（忽略訪問頁表之后的快表更新時間）；中斷位為0表示頁面不在內(nèi)存，產(chǎn)生缺頁中斷，缺頁中斷處理后可以直接讀取內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，而不需再次查詢快表或頁表。設有虛地址訪問序列2362H、1565H、25A5H。（1） 依次訪問上述三個虛地址，各需多少時間？（2） 基于上述訪

14、問序列，虛地址1565H的物理地址是多少？答：（1）分別是210 ns，108 ns，110 ns。（2）形成的物理地址是101565H。2、請求分頁系統(tǒng)中，設某進程共有9個頁，分配給該進程的內(nèi)存塊數(shù)為5，進程運行時，實際訪問頁面的次序是0，1，2，3，4，5，0，2，1，8，5，2，7，6，0，1，2。（1）采用FIFO頁面置換算法，列出其頁面置換次序和缺頁中斷次數(shù)，以及最后留駐內(nèi)存的頁號順序。（2）采用LRU頁面置換算法，列出其頁面置換次序和缺頁中斷次數(shù)，以及最后留駐內(nèi)存的頁號順序。答：（1）采用FIFO頁面置換算法訪問序列01234502185276012內(nèi)存塊1000005555555

15、77777內(nèi)存塊21111100000006666內(nèi)存塊3222222111111000內(nèi)存塊433333388888811內(nèi)存塊54444444222222淘汰的頁012345018因此，頁面淘汰順序為0、1、2、3、4、5、0、1、8，缺頁中斷次數(shù)為14次。最后留駐內(nèi)存的頁號順序為7、6、0、1、2。（2）采用LRU頁面置換算法訪問序列01234502185276012內(nèi)存塊100000555555555511內(nèi)存塊21111100000077777內(nèi)存塊3222222222222222內(nèi)存塊433333111116666內(nèi)存塊54444488888000淘汰的頁01340185因此，頁面

16、淘汰順序為0、1、3、4、0、1、8、5，缺頁中斷次數(shù)為13次。最后留駐內(nèi)存的頁號順序為1、7、2、6、0。3、設某計算機的邏輯地址空間和物理地址空間均為64KB，按字節(jié)編址。某進程最多需要6頁數(shù)據(jù)存儲空間，頁的大小為1KB，操作系統(tǒng)為此進程固定分配了4個頁框（頁框號分別為7、4、2、9），頁面的當前分配情況如下所示： 頁面號頁框號裝入時間訪問位071301142301222001391601當該進程執(zhí)行到時刻260時，要訪問邏輯地址為17CAH的數(shù)據(jù)。 （1）該邏輯地址對應的邏輯頁號是多少? （2） 若采用先進先出(FIFO)頁面置換算法，求發(fā)生頁面置換后，該邏輯地址對應的物理地址？要求給出計算過程。 （3）若采用時鐘(Clock)頁面置換算法，該邏輯地址對應的物理地址是多少？要求給出計算過程。（設搜索下一頁的指針按順時針方向移動，且當前指向當前2號頁框，示意圖如下所示） 3號頁面9號頁框2號頁面 2號頁框0號頁面7號頁框1號頁面4號頁框答：（1）17CAH 轉換為二進制為：0001 0111 1100 1010, 頁的大小為1KB，所以