【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 完全吻合的。所以，請(qǐng)求分頁(yè)式存儲(chǔ)管理能夠向用戶提供虛擬存儲(chǔ)器。6．在請(qǐng)求分頁(yè)式存儲(chǔ)管理中，為什么既有頁(yè)表，又有快表？答：在分頁(yè)式或請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理中，通常是利用內(nèi)存儲(chǔ)器構(gòu)成頁(yè)表的。當(dāng)CPU執(zhí)行到某條指令、要對(duì)內(nèi)存中的某一地址訪問時(shí)，因?yàn)檫@個(gè)地址是相對(duì)地址，所以先要根據(jù)這個(gè)地址所在的頁(yè)號(hào)去查頁(yè)表（訪問一次內(nèi)存），然后才能由所形成的絕對(duì)地址去真正執(zhí)行指令（第二次訪問內(nèi)存）。可見，由于頁(yè)表在內(nèi)存，降低了CPU的訪問速度。為了提高相對(duì)地址到絕對(duì)地址的變換速度，人們想到用一組快速寄存器來(lái)代替頁(yè)表。這時(shí)查頁(yè)表是以并行的方式進(jìn)行，立即就能輸出與該頁(yè)號(hào)匹配的塊號(hào)，這樣做無(wú)疑比內(nèi)存式的頁(yè)表要快得多。但是，快速寄存器的價(jià)格昂貴，由它來(lái)組成整個(gè)頁(yè)表是不可取的?？紤]到程序運(yùn)行時(shí)具有局部性，因此實(shí)際系統(tǒng)中總是一方面采用內(nèi)存頁(yè)表、另一方面用極少幾個(gè)快速寄存器組成快表來(lái)共同完成地址的變換工作。這時(shí)的地址變換過(guò)程，如教材中的圖322所示。7．試述缺頁(yè)中斷與頁(yè)面淘汰之間的關(guān)系。答：在請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理中，當(dāng)根據(jù)虛擬地址查頁(yè)表而發(fā)現(xiàn)所要訪問的頁(yè)不在內(nèi)存時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷。系統(tǒng)響應(yīng)中斷后，就由操作系統(tǒng)到輔存把所需要的頁(yè)讀入內(nèi)存。這時(shí)，內(nèi)存可能有空閑的塊，也可能沒有。只有當(dāng)內(nèi)存中沒有空閑塊時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)將內(nèi)存現(xiàn)有頁(yè)面淘汰出去的問題，即要進(jìn)行頁(yè)面淘汰。所以，缺頁(yè)中斷和頁(yè)面淘汰之間的關(guān)系是：頁(yè)面淘汰一定是由缺頁(yè)中斷所引起；但缺頁(yè)中斷則不一定引起頁(yè)面淘汰。8．試述缺頁(yè)中斷與一般中斷的區(qū)別。答：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，由于某些事件的出現(xiàn)，打斷了當(dāng)前程序的運(yùn)行，而使CPU去處理出現(xiàn)的事件，這稱為“中斷”。通常，計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)都是在執(zhí)行完一條指令后，去檢查有無(wú)中斷事件發(fā)生的。如果有，那么就暫停當(dāng)前程序的運(yùn)行，而讓CPU去執(zhí)行操作系統(tǒng)的中斷處理程序，這叫“中斷響應(yīng)”。CPU在處理完中斷后，如果不需要對(duì)CPU重新進(jìn)行分配，那么就返回被中斷進(jìn)程的程序繼續(xù)運(yùn)行；如果需要進(jìn)行CPU的重新分配，那么操作系統(tǒng)就會(huì)去調(diào)度新進(jìn)程。由上面的講述可以看出，缺頁(yè)中斷與一般中斷的區(qū)別如下。（1）兩種中斷產(chǎn)生的時(shí)刻不同：缺頁(yè)中斷是在執(zhí)行一條指令中間時(shí)產(chǎn)生的中斷，并立即轉(zhuǎn)去處理；而一般中斷則是在一條指令執(zhí)行完畢后，當(dāng)硬件中斷裝置發(fā)現(xiàn)有中斷請(qǐng)求時(shí)才去響應(yīng)和處理。（2）處理完畢后的歸屬不同：缺頁(yè)中斷處理完后，仍返回到原指令去重新執(zhí)行，因?yàn)槟菞l指令并未執(zhí)行；而一般中斷則是或返回到被中斷進(jìn)程的下一條指令去執(zhí)行，因?yàn)樯弦粭l指令已經(jīng)執(zhí)行完了，或重新調(diào)度，去執(zhí)行別的進(jìn)程程序。9．怎樣理解把相對(duì)地址劃分成數(shù)對(duì)：（頁(yè)號(hào)，頁(yè)內(nèi)位移）的過(guò)程對(duì)于用戶是“透明”的？答：在操作系統(tǒng)中，所謂“透明”，即指用戶不知道的意思。對(duì)于分頁(yè)式存儲(chǔ)管理來(lái)說(shuō)，用戶向系統(tǒng)提供的相對(duì)地址空間，是一個(gè)一維的連續(xù)空間。系統(tǒng)接受了這個(gè)作業(yè)后，在內(nèi)部把這個(gè)相對(duì)地址空間劃分成若干頁(yè)。由于這種劃分對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是根本不知道的，所以說(shuō)把相對(duì)地址劃分成數(shù)對(duì)：（頁(yè)號(hào)，頁(yè)內(nèi)位移）的過(guò)程對(duì)于用戶是“透明”的。各種存儲(chǔ)管理策略的適用場(chǎng)合10．做一個(gè)綜述，說(shuō)明從單一連續(xù)區(qū)存儲(chǔ)管理到固定分區(qū)存儲(chǔ)管理，到可變分區(qū)存儲(chǔ)管理，到分頁(yè)式存儲(chǔ)管理和分段式存儲(chǔ)管理，再到請(qǐng)求分頁(yè)式存儲(chǔ)管理，每一種存儲(chǔ)管理的出現(xiàn)，都是在原有基礎(chǔ)上的發(fā)展和提高。答：教材共介紹了6種存儲(chǔ)管理策略，它們適用于不同的場(chǎng)合，如圖所示。圖中，在單一連續(xù)分區(qū)存儲(chǔ)管理與固定分區(qū)存儲(chǔ)管理之間畫了一條線，表明位于線以上的存儲(chǔ)管理策略只適用于單道程序設(shè)計(jì)，位于以下存儲(chǔ)管理策略都適用于多道程序設(shè)計(jì)；在可變分區(qū)存儲(chǔ)管理與分頁(yè)式、分段式存儲(chǔ)管理之間畫了一條線，表明位于線以上的存儲(chǔ)管理策略都要求為進(jìn)入內(nèi)存的作業(yè)分配一個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)區(qū)，以下的存儲(chǔ)管理策略打破了連續(xù)性的要求；在分頁(yè)式、分段式存儲(chǔ)管理與請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理之間畫了一條線，表明位于線以上的存儲(chǔ)管理策略都要求使作業(yè)程序全部進(jìn)入內(nèi)存，而以下的存儲(chǔ)管理策略打破了全部的要求，只要部分裝入內(nèi)存就可以了?？梢?，每一種新存儲(chǔ)管理策略的出現(xiàn)，都是在原有存儲(chǔ)管理基礎(chǔ)上的一次發(fā)展和提高。它們從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從不完善到逐漸完善。11. 利用伙伴系統(tǒng)分配一個(gè)1MB的內(nèi)存區(qū)域，存儲(chǔ)請(qǐng)求和釋放的序列為：請(qǐng)求A(70KB)、請(qǐng)求B(35KB)、請(qǐng)求C(80KB)、釋放A、請(qǐng)求D(60KB)、釋放B、釋放D、釋放C。畫出類似于圖320的圖。答：結(jié)果如下圖所示。四、計(jì)算1．在可變分區(qū)存儲(chǔ)管理中，按地址法組織當(dāng)前的空閑分區(qū)，其大小分別為：10KB，4KB，20KB，18KB，7KB，9KB，12KB和15KB。現(xiàn)在依次有3個(gè)存儲(chǔ)請(qǐng)求為：12KB，10KB，9KB。試問使用最先適應(yīng)算法時(shí)的分配情形如何？那么最佳適應(yīng)、最壞適應(yīng)呢？解：我們用表來(lái)說(shuō)明實(shí)行各種分配算法時(shí)的情形。（1）最先適應(yīng)算法請(qǐng)求隊(duì)列最先適應(yīng)算法初始10K4K20K18K7K9K12K15K12K10K4K8K18K7K9K12K15K10K04K8K18K7K9K12K15K9K04K8K9K7K9K12K15K（2）最佳適應(yīng)算法請(qǐng)求隊(duì)列最佳適應(yīng)算法初始10K4K20K18K7K9K12K15K12K10K4K20K18K7K9K015K10K04K20K18K7K9K015K9K04K20K18K7K0015K（3）最壞適應(yīng)算法請(qǐng)求隊(duì)列最壞適應(yīng)算法初始10K4K20K18K7K9K12K15K12K10K4K8K18K7K9K12K15K10K10K4K8K8K7K9K12K15K9K10K4K8K8K7K9K12K6K可見，分配算法不同，選擇的分配對(duì)象也不一樣。2．系統(tǒng)內(nèi)存被劃分成8塊，每塊4KB。某作業(yè)的虛擬地址空間共劃分成16個(gè)頁(yè)面。當(dāng)前在內(nèi)存的頁(yè)與內(nèi)存塊的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示，未列出的頁(yè)表示不在內(nèi)存。頁(yè) 號(hào)塊 號(hào)頁(yè) 號(hào)塊 號(hào)02441153269530117試指出對(duì)應(yīng)于下列虛擬地址的絕對(duì)地址：（a）20 （b）4100 （c）8300解：（a）虛擬地址20對(duì)應(yīng)的頁(yè)號(hào)是0，頁(yè)內(nèi)位移是20。用0去查頁(yè)表，知道第0頁(yè)現(xiàn)在存放在內(nèi)存的第2塊。由于每塊的長(zhǎng)度是4KB，所以第2塊的起始地址為8192。因此，虛擬地址20所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)地址是： 8192+20=8212（b）虛擬地址4100對(duì)應(yīng)的頁(yè)號(hào)是： 4100/4096=1（“/”是整除運(yùn)算符）對(duì)應(yīng)的頁(yè)內(nèi)位移是： 4100%4096=4（“%”是求余運(yùn)算符）用1去查頁(yè)表，知道第1頁(yè)現(xiàn)在存放在內(nèi)存的第1塊。第1塊的起始地址為4096。因此，虛擬地址4100所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)地址是： 4096+4=4100（c）虛擬地址8300對(duì)應(yīng)的頁(yè)號(hào)是： 8300/4096=2（“/”是整除運(yùn)算符）對(duì)應(yīng)的頁(yè)內(nèi)位移是： 8300%4096=108（“%”是求余運(yùn)算符）用2去查頁(yè)表，知道第2頁(yè)現(xiàn)在存放在內(nèi)存的第6塊。第6塊的起始地址為 64K=24576因此，虛擬地址8300所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)地址是 24576+108=246843．某請(qǐng)求分頁(yè)式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)，接收一個(gè)共7頁(yè)的作業(yè)。作業(yè)運(yùn)行時(shí)的頁(yè)面走向如下： 1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6若采用最近最久未用（LRU）頁(yè)面淘汰算法，作業(yè)在得到2塊和4塊內(nèi)存空間時(shí)，各會(huì)產(chǎn)生出多少次缺頁(yè)中斷？如果采用先進(jìn)先出（FIFO）頁(yè)面淘汰算法時(shí)，結(jié)果又如何？解：（1）采用最近最久未用（LRU）頁(yè)面淘汰算法，作業(yè)在得到2塊內(nèi)存空間時(shí)所產(chǎn)生的缺頁(yè)中斷次數(shù)為18次，如圖（a）所示；在得到4塊內(nèi)存空間時(shí)所產(chǎn)生的缺頁(yè)中斷次數(shù)為10次，如圖（b）所示。圖 LRU時(shí)的情形（2）采用先進(jìn)先出（FIFO）頁(yè)面淘汰算法，作業(yè)在得到2塊內(nèi)存空間時(shí)所產(chǎn)生的缺頁(yè)中斷次數(shù)為18次，如圖（a）所示；在得到4塊內(nèi)存空間時(shí)所產(chǎn)生的缺頁(yè)中斷次數(shù)為14次，如圖（b）所示。圖 FIFO時(shí)的情形關(guān)于先進(jìn)先出（FIFO）頁(yè)面淘汰算法，在給予作業(yè)更多的內(nèi)存塊時(shí)，缺頁(yè)中斷次數(shù)有可能上升，這是所謂的異?，F(xiàn)象。但要注意，并不是在任何情況下都會(huì)出現(xiàn)異常。是否出現(xiàn)異常，取決于頁(yè)面的走向。本題所給的頁(yè)面走向，在FIFO頁(yè)面淘汰算法下，并沒有引起異常：2塊時(shí)缺頁(yè)中斷次數(shù)為18次，4塊時(shí)缺頁(yè)中斷次數(shù)為14次。已知邏輯地址：（1）[0，430]；（2）[3，400]；（3）[1，10]；（4）[2，2500]；（5）[4，42]；（6）[1，11]。求它們所對(duì)應(yīng)的物理地址。段號(hào)段長(zhǎng)段基址06002191142300210090358013274961954解：（1）物理地址為：219+430=649；（2）物理地址為：1327+400=1727；（3）物理地址為：2300+10=2310；（4）第2段的段長(zhǎng)為100，現(xiàn)在邏輯地址中的段內(nèi)位移2500超出段長(zhǎng)，發(fā)生越界錯(cuò)；（5）物理地址為：1954+42=1996；（6）物理地址為：2300+11=2311。第4章習(xí)題答案一、填空1. I/O設(shè)備一般由機(jī)械和電子兩個(gè)部分組成。為了使設(shè)計(jì)更加模塊化、更具通用性，也為了降低設(shè)計(jì)制作的成本，如今常把它們分開來(lái)處理：電子部分稱作是“ 設(shè)備控制器 ”；機(jī)械部分被稱作是“ 設(shè)備 ”。2．磁帶、磁盤這樣的存儲(chǔ)設(shè)備都是以 塊 為單位與內(nèi)存進(jìn)行信息交換的。3．以用戶作業(yè)發(fā)出的磁盤I/O請(qǐng)求的柱面位置，決定請(qǐng)求執(zhí)行順序的調(diào)度，稱為 移臂 調(diào)度。4．DMA控制器在獲得總線控制權(quán)的情況下能直接與 內(nèi)存儲(chǔ)器 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，無(wú)需CPU介入。5．在DMA方式下，設(shè)備與內(nèi)存儲(chǔ)器之間進(jìn)行的是 成批 數(shù)據(jù)傳輸。6．通道程序是由 通道 執(zhí)行的。7．通道是一個(gè)獨(dú)立于CPU的、專門用來(lái)管理 輸入/輸出操作 的處理機(jī)。8．緩沖的實(shí)現(xiàn)有兩種方法：一種是采用專門硬件寄存器的硬件緩沖，一種是在內(nèi)存儲(chǔ)器里開辟一個(gè)區(qū)域，作為專用的I/O緩沖區(qū)，稱為 軟件緩沖 。9．設(shè)備管理中使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有系統(tǒng)設(shè)備表（SDT）和 設(shè)備控制塊（DCB） 。10．基于設(shè)備的分配特性，可以把系統(tǒng)中的設(shè)備分為獨(dú)享、共享和 虛擬 三種類型。11．引起中斷發(fā)生的事件稱為 中斷源 。二、選擇1．在對(duì)磁盤進(jìn)行讀/寫操作時(shí)，下面給出的參數(shù)中， C 是不正確的。A． 柱面號(hào) B．磁頭號(hào) C．盤面號(hào) D．扇區(qū)號(hào)2．在設(shè)備管理中，是由 B 完成真正的I/O操作的。A．輸入/輸出管理程序 B．設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序C．中斷處理程序 D．設(shè)備啟動(dòng)程序3．在下列磁盤調(diào)度算法中，只有 D 考慮I/O請(qǐng)求到達(dá)的先后次序。A．最短查找時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法 B．電梯調(diào)度算法C．單向掃描調(diào)度算法 D．先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法4．下面所列的內(nèi)容里， C 不是DMA方式傳輸數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。A．直接與內(nèi)存交換數(shù)據(jù) B．成批交換數(shù)據(jù)C．與CPU并行工作 D．快速傳輸數(shù)據(jù)5．在CPU啟動(dòng)通道后，由 A 執(zhí)行通道程序，完成CPU所交給的I/O任務(wù)。A． 通道 B．CPU C．設(shè)備 D．設(shè)備控制器6．利用SPOOL技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備的目的是 A 。A．把獨(dú)享的設(shè)備變?yōu)榭梢怨蚕? B．便于獨(dú)享設(shè)備的分配C．便于對(duì)獨(dú)享設(shè)備的管理 D．便于獨(dú)享設(shè)備與CPU并行工作7．通常，緩沖池位于 C 中。A．設(shè)備控制器 B．輔助存儲(chǔ)器 C．主存儲(chǔ)器 D．寄存器8． B 是直接存取的存儲(chǔ)設(shè)備。A．磁帶 B．磁盤 C．打印機(jī) D．鍵盤顯示終端9．SPOOLING系統(tǒng)提高了 A 的利用率。A．獨(dú)享設(shè)備 B．輔助存儲(chǔ)器 C．共享設(shè)備 D．主存儲(chǔ)器10．按照設(shè)備的 D 分類，可將系統(tǒng)中的設(shè)備分為字符設(shè)備和塊設(shè)備兩種。A．從屬關(guān)系 B．分配特性 C．操作方式 D．工作特性11. 所謂“設(shè)備無(wú)關(guān)性”，是指 B 。A．I/O設(shè)備具有獨(dú)立執(zhí)行I/O功能的特性B．用戶程序中使用的設(shè)備名與具體的物理設(shè)備無(wú)關(guān)C．設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與具體的物理設(shè)備無(wú)關(guān)D．系統(tǒng)能夠獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)設(shè)備共享三、問答1．基于設(shè)備的從屬關(guān)系，可以把設(shè)備分為系統(tǒng)設(shè)備與用戶設(shè)備兩類。根據(jù)什么來(lái)區(qū)分一個(gè)設(shè)備是系統(tǒng)設(shè)備還是用戶設(shè)備呢？答：所謂“系統(tǒng)設(shè)備”，是指在操作系統(tǒng)生成時(shí)就已被納入系統(tǒng)管理范圍的設(shè)備；所謂“用戶設(shè)備”是指在完成應(yīng)用任務(wù)過(guò)程中，用戶特殊需要的設(shè)備。因此，判定一個(gè)設(shè)備是系統(tǒng)設(shè)備還是用戶設(shè)備，依據(jù)是它在系統(tǒng)生成時(shí)，是否已經(jīng)納入了系統(tǒng)的管理范圍。如果是，它就是系統(tǒng)設(shè)備；如果不是，它就是用戶設(shè)備。2．設(shè)備管理的主要功能是什么？答：設(shè)備管理的主要功能是：（1）提供一組I/O命令，以便用戶進(jìn)程能夠在程序中提出I/O請(qǐng)求，這是用戶使用外部設(shè)備的“界面”；（2）記住各種設(shè)備的使用情況，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的分配與回收；（3）對(duì)緩沖區(qū)進(jìn)行管理，解決設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與CPU之間的速度匹配問題；（4）按照用戶的具體請(qǐng)求，啟動(dòng)設(shè)備，通過(guò)不同的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，進(jìn)行實(shí)際的I/O操作；I/O操作完成之后，將結(jié)果通知用戶進(jìn)程，從而實(shí)現(xiàn)真正的I/O操作。3．試分析最短查找時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法的“不公平”之處。比如，例41里原來(lái)磁臂移到16柱面后，下一個(gè)被處理的I/O請(qǐng)求是柱面1。假定在處理16柱面時(shí)，到達(dá)一個(gè)對(duì)柱面8