【正文】 數(shù)據(jù)時(shí)要訪問兩次主存。這樣使計(jì)算機(jī)的處理速度降低約一倍。為了提高地址變換速度，在地址變換機(jī)構(gòu)中增設(shè)一個(gè)具有并行查找能力的高速緩沖存儲(chǔ)器，用以存放當(dāng)前訪問的頁(yè)表項(xiàng)。這樣的高速緩沖存儲(chǔ)器就是快表。21交換交換系統(tǒng)指系統(tǒng)根據(jù)需要把主存中暫時(shí)不運(yùn)行的某個(gè)（或某些）作業(yè)部分或全部移到外存。而把外存中的某個(gè)（或某些）作業(yè)移到相應(yīng)的主存區(qū)，并使其投入運(yùn)行。22換頁(yè)指系統(tǒng)根據(jù)某種策略選擇某頁(yè)出主存，將某頁(yè)調(diào)入主存的過程。23實(shí)存實(shí)存是指計(jì)算機(jī)配置的物理存儲(chǔ)器，它直接向cpu提供程序和數(shù)據(jù)。24虛存虛存是指系統(tǒng)向用戶程序提供的編程空間，其大小由cpu的地址長(zhǎng)度決定。簡(jiǎn)答題1解釋固定分區(qū)法和動(dòng)態(tài)分區(qū)法的基本原理。答：固定分區(qū)法——內(nèi)存中分區(qū)的個(gè)數(shù)固定不變，各個(gè)分區(qū)的大小也固定不變，但不同分區(qū)的大小可以不同。每個(gè)分區(qū)只可裝入一道作業(yè)。 動(dòng)態(tài)分區(qū)法——各個(gè)分區(qū)是在相應(yīng)作業(yè)要進(jìn)入內(nèi)存時(shí)才建立的，使其大小恰好適應(yīng)作業(yè)的大小。 2說明內(nèi)部碎片和外部碎片的不同之處答：內(nèi)存中出現(xiàn)的其容量太小、無法被利用的小分區(qū)稱作碎片 。內(nèi)部碎片和外部碎片出現(xiàn)的位置不同 。內(nèi)部碎片出現(xiàn)在一個(gè)分區(qū)的內(nèi)部（即被浪費(fèi)的空間），如固定分區(qū)法會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部碎片 。外部碎片出現(xiàn)在所有分區(qū)之外，是新增的小分區(qū)，如在動(dòng)態(tài)分區(qū)法實(shí)施過程中會(huì)出現(xiàn)外部碎片 。3動(dòng)態(tài)重定位分區(qū)管理方式中如何實(shí)現(xiàn)虛實(shí)地址映射？答：作業(yè)裝入內(nèi)存時(shí)，是將該用戶的程序和數(shù)據(jù)原封不動(dòng)地裝入到內(nèi)存中 。當(dāng)調(diào)度該進(jìn)程在cpu上執(zhí)行時(shí)，操作系統(tǒng)就自動(dòng)將該進(jìn)程在內(nèi)存的起始地址裝入基址寄存器，將進(jìn)程的大小裝入限長(zhǎng)寄存器 。當(dāng)執(zhí)行指令時(shí)，如果地址合法，則將相對(duì)地址與基址寄存器中的地址相加，所得結(jié)果就是真正要訪問的內(nèi)存地址；如果地址越界，則發(fā)出相應(yīng)中斷，進(jìn)行處理 。4什么是虛擬存儲(chǔ)器？它有哪些基本特征？答:虛擬存儲(chǔ)器是用戶能作為可編址內(nèi)存對(duì)待的虛擬存儲(chǔ)空間,在這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了用戶邏輯存儲(chǔ)器與物理存儲(chǔ)器的分離,它是操作系統(tǒng)給用戶提供的一個(gè)比真實(shí)內(nèi)存空間大得多的地址空間。 虛擬存儲(chǔ)器的基本特征是:虛擬擴(kuò)充——不是物理上,而是邏輯上擴(kuò)充了內(nèi)存容量。部分裝入——每個(gè)作業(yè)不是全部一次性地裝入內(nèi)存,而是只裝入一部分。離散分配——不必占用連續(xù)的內(nèi)存空間,而是”見縫插針”。多次對(duì)換——所需的全部程序和數(shù)據(jù)要分成多次調(diào)入內(nèi)存。 5引入虛擬存儲(chǔ)器后，除了獲得主存“擴(kuò)充”的好處，還有什么好處？答：引入虛存后，程序的地址空間都是虛地址的集合，只有在程序運(yùn)行中通過硬件地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和操作系統(tǒng)的相應(yīng)軟件，才能將虛地址變換成主存的實(shí)地址，這將為主存的分配帶來更大的靈活性。另外，虛、實(shí)地址分開，用戶程序不能干擾實(shí)地址的生成，從而實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)器的保護(hù) 。6什么是分頁(yè)？什么是分段？二者有何主要區(qū)別？答：分頁(yè)是由系統(tǒng)將一個(gè)進(jìn)程的邏輯地址空間劃分成若干大小相等的部分，每一部分稱做一個(gè)頁(yè)面。 分段是用戶根據(jù)作業(yè)的邏輯關(guān)系進(jìn)行自然劃分，每個(gè)分段是作業(yè)中相對(duì)獨(dú)立的一部分。 分段和分頁(yè)都是非連續(xù)的存儲(chǔ)管理方法， 分頁(yè)和分段的主要區(qū)別有： ①頁(yè)是信息的物理單位，段是信息的邏輯單位。 ②頁(yè)面的大小由系統(tǒng)確定，并且各頁(yè)大小都相同；各段長(zhǎng)度因段而已，由用戶決定。 ③分頁(yè)的作業(yè)地址空間是一維的，分段的作業(yè)的地址空間是二維的。 ④分頁(yè)的活動(dòng)對(duì)用戶是不可見的，而分段是用戶可見的活動(dòng)。7在分頁(yè)系統(tǒng)中頁(yè)面大小由誰決定？頁(yè)表的作用是什么？如何將邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址？答:在分頁(yè)系統(tǒng)中頁(yè)面大小由硬件決定。 頁(yè)表的作用是:實(shí)現(xiàn)從頁(yè)號(hào)到物理塊號(hào)的地址映射。 邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址的過程是:用頁(yè)號(hào)P去檢索頁(yè)表，從頁(yè)表中得到該頁(yè)的物理塊號(hào)，把它裝入物理地址寄存器中。同時(shí)，將頁(yè)內(nèi)地址d直接送入物理地址寄存器的塊內(nèi)地址字段中。這樣，物理地址寄存器中的內(nèi)容就是由二者拼接成的實(shí)際訪問內(nèi)存地址，從而完成了從邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。 8什么是belady現(xiàn)象？答：belady現(xiàn)象是指在使用FIFO算法進(jìn)行內(nèi)存頁(yè)面置換時(shí) ，在未給進(jìn)程或作業(yè)分配足它所要求的全部頁(yè)面的情況下，有時(shí)出現(xiàn)的分配的頁(yè)面數(shù)增多，缺頁(yè)次數(shù)發(fā)而增加的奇怪現(xiàn)象。9請(qǐng)求分頁(yè)技術(shù)的基本思想是什么？它與簡(jiǎn)單分頁(yè)技術(shù)之間有何根本區(qū)別？答：請(qǐng)求分頁(yè)技術(shù)的基本思想是：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程的部分頁(yè)面在內(nèi)存時(shí)就可調(diào)度它運(yùn)行；在運(yùn)行過程中若用到的頁(yè)面尚未在內(nèi)存，則把它們動(dòng)態(tài)換入內(nèi)存。這樣，就減少了對(duì)換時(shí)間和所需內(nèi)存數(shù)量，允許增加程序的道數(shù)。 請(qǐng)求分頁(yè)技術(shù)是在簡(jiǎn)單分頁(yè)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，兩者根本區(qū)別是：請(qǐng)求分頁(yè)提供虛擬存儲(chǔ)器，而簡(jiǎn)單分頁(yè)系統(tǒng)并未提供虛擬存儲(chǔ)器。10為什么分段技術(shù)比分頁(yè)技術(shù)更容易實(shí)現(xiàn)程序或數(shù)據(jù)的共享和保護(hù)？答： 每一段在邏輯上是相對(duì)完整的一組信息，分段技術(shù)中的共享是在段一級(jí)出現(xiàn)的。這樣，任何共享的信息就可以單獨(dú)成為一段。同樣，段中所有內(nèi)容可以用相同的方式進(jìn)行使用，從而規(guī)定相同的保護(hù)權(quán)限。 然而，頁(yè)是信息的物理單位，在一頁(yè)中可能存在邏輯上互相獨(dú)立的兩組或多組信息，各有不同的使用方式和存取權(quán)限，因而，對(duì)分頁(yè)難以進(jìn)行共享和保護(hù)。 11何謂工作集？它有什么作用？答：工作集是一個(gè)進(jìn)程在某一小段時(shí)間內(nèi)訪問頁(yè)面的集合。 利用工作集模型可防止抖動(dòng)，也可以進(jìn)行頁(yè)面置換。 12什么是頁(yè)面抖動(dòng)？系統(tǒng)怎樣檢測(cè)是否出現(xiàn)抖動(dòng)？一旦檢測(cè)到抖動(dòng)？系統(tǒng)如何消除它？答：頁(yè)面抖動(dòng)是系統(tǒng)頻繁進(jìn)行頁(yè)面置換的現(xiàn)象。整個(gè)系統(tǒng)的頁(yè)面替換非常頻繁，以致大部分機(jī)器時(shí)間都用在來回進(jìn)行的頁(yè)面調(diào)度上，只有一小部分時(shí)間用于進(jìn)程的實(shí)際運(yùn)算方面。 操作系統(tǒng)監(jiān)督每個(gè)進(jìn)程的工作集，并給它分配工作集所需的內(nèi)存塊。若有足夠多的額外塊，就可以裝入并啟動(dòng)另外的進(jìn)程。如果工作集增大了，超出可用塊的總數(shù)，即系統(tǒng)中全部進(jìn)程對(duì)內(nèi)存塊的總請(qǐng)求量大于可用內(nèi)存塊的總量，將出現(xiàn)抖動(dòng)，因?yàn)槟承┻M(jìn)程得不到足夠的內(nèi)存塊。 一旦檢測(cè)到抖動(dòng)，操作系統(tǒng)要選擇一個(gè)進(jìn)程讓它掛起，把它的頁(yè)面寫出去，把它占用的內(nèi)存塊分給別的進(jìn)程。被掛起的進(jìn)程將在以后適當(dāng)時(shí)機(jī)重新開始執(zhí)行。綜合題1考慮下面頁(yè)面走向：1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6 當(dāng)內(nèi)存塊數(shù)量分別為3時(shí)，試問LRU,FIFO,OPT三種置換算法的缺頁(yè)次數(shù)各是多少？（注意，所有內(nèi)存最初都是空的，凡第1次用到的頁(yè)面都產(chǎn)生一次缺頁(yè)）答：LRU1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 61 1 1 4 4 4 5 5 5 1 1 1 7 7 7 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 2 2 2 2 2 6 6 6 1 1 1 6 3 3 3 3 3 6 6 6 6 3 3 3 3 3 3 3 3 3 (2’)FIFO1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 61 1 1 4 4 4 4 6 6 6 6 3 3 3 3 2 2 2 2 6 2 2 2 2 1 1 1 2 2 2 2 7 7 7 7 1 1 1 1 3 3 3 3 5 5 5 1 1 1 1 6 6 6 6 6 3 3 (2’)OPT1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 61 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 7 7 7 2 2 2 2 2 3 4 4 4 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 1 1 1 6 (2’)內(nèi)存塊數(shù) 置換算法 FIFO LRU OPT3 16 15 11 (3’)2考慮下面存儲(chǔ)訪問序列，該程序大小為460字：10，11，104，170，73，309，185，245，246，434，458，364 設(shè)頁(yè)面大小是100字，請(qǐng)給出該訪問序列的頁(yè)面走向。又設(shè)該程序基本可用內(nèi)存是200字，采用FIFO置換算法，求出缺頁(yè)率。如果采用LRU算法，缺頁(yè)率是多少？如果采用最優(yōu)淘汰算法，其缺頁(yè)率又是多少？解: 該序列的頁(yè)面走向?yàn)椋?、0、3。 (1’)FIFO0 1 0 3 1 2 4 30 0 0 3 3 3 4 2 1 1 1 1 2 2 3 (2’)LRU0 1 0 3 1 2 4 30 0 0 0 1 1 4 4 1 1 3 3 2 2 3 (2’)OPT0 1 0 3 1 2 4 30 0 0 3 3 3 3 3 1 1 1 1 2 4 4 (2’)算法 FIFO LRU OPT缺頁(yè)次數(shù) 6 7 5缺頁(yè)率 6/12= 7/12= 5/12= (3’)3設(shè)某頁(yè)系統(tǒng)中，頁(yè)幀大小為100字。一個(gè)程序大小為1200字，可能的訪問序列如下： 10，205，110，735，603，50，815，314，432，320，225，80，130，270系統(tǒng)采用LRU算法。當(dāng)為其分配4個(gè)主存塊時(shí)，給出該作業(yè)駐留的各個(gè)頁(yè)的變化情況及頁(yè)故障數(shù)。答：首先將邏輯地址變換成頁(yè)號(hào)。這樣10，205，110，735，603，50，815，314，432，320，225，80，130，720，通過除以頁(yè)的大小100，頁(yè)號(hào)分別為0，2，1，7，6，0，8，3，4，2，0，1，2。(3’)系統(tǒng)為運(yùn)行進(jìn)程分配4個(gè)主存塊，采用LRU算法，因此可以列表給出進(jìn)程的缺頁(yè)情況： 0 2 1 7 6 0 8 3 4 3 2 0 1 2 0 2 1 7 6 0 8 3 4 3 2 0 1 2 0 2 1 7 6 0 8 3 4 3 2 0 1 0 2 1 7 6 0 8 8 4 3 2 0 0 2 1 7 6 0 0 8 4 3 3 F F F F F F F F F S F F F S (5’)由上表可見，被淘汰的頁(yè)依次為0，2，1，7，6，0，8，4。缺頁(yè)次數(shù)為12次 (2’)4某請(qǐng)求頁(yè)式管理系統(tǒng)，用戶編程空間有40個(gè)頁(yè)面，每個(gè)頁(yè)面為200H字節(jié)。假定某時(shí)刻用戶頁(yè)表中虛頁(yè)號(hào)和物理塊號(hào)對(duì)照表如下：虛頁(yè)號(hào) 0 2 5 17 20物理塊號(hào) 5 20 8 14 36求虛地址0A3CH、223CH分別對(duì)應(yīng)的物理地址。答：虛地址0A3CH轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)為2620，每個(gè)頁(yè)為200H，即512B，由2620/512可得，頁(yè)號(hào)為5，頁(yè)內(nèi)地址為60。查頁(yè)表可知，其主存塊號(hào)為8。(3’)因此地址為2620的物理地址為：8*512+60=4156。(2’)虛地址223CH轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)為8762，由8762/512可得，其頁(yè)號(hào)為17，頁(yè)內(nèi)地址為58。查頁(yè)表可知，其主存塊號(hào)為14。(3’)因此地址為8762的物理地址為14*512+58=7226。(2’)5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)2KB；擁有物理空間1MB。1） 寫出邏輯地址的格式2） 若不考慮訪問權(quán)限位，進(jìn)程的頁(yè)表有多少項(xiàng)？每項(xiàng)至少多少位？3） 如果物理空間減少一半，頁(yè)表結(jié)構(gòu)應(yīng)作怎樣的改？答：1）邏輯空間32頁(yè)，占5個(gè)二進(jìn)制位。每頁(yè)2KB，占11位。故描述邏輯空間需要16位(2’)。 15 … 11 10 … 0邏輯地址的格式：[ | ] (1’)2)進(jìn)程的頁(yè)表有32項(xiàng)，每項(xiàng)的位數(shù)由主存的分塊數(shù)決定(2’)。1MB的空間可劃分為512個(gè)2KB的塊，每個(gè)塊用9個(gè)二進(jìn)制位表示(2’)。3）如果物理空間減少一半時(shí)，主存地址需要19位表示，仍大于邏輯空間的大小，故頁(yè)表結(jié)構(gòu)可以不變。(3’)6有一虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)，采用先進(jìn)先出（FIFO）的頁(yè)面淘汰算法。在主存忠為每一個(gè)作業(yè)進(jìn)程開辟3頁(yè)。某作業(yè)運(yùn)行中使用的操作數(shù)所在的頁(yè)號(hào)依次為：4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5。1） 該作業(yè)運(yùn)行中總共出現(xiàn)多少次缺頁(yè)？2） 若每個(gè)作業(yè)進(jìn)程在主存擁有4頁(yè)，又將產(chǎn)生多少次缺頁(yè)？3） 如何解釋所出現(xiàn)的現(xiàn)象？解：先進(jìn)先出算法的實(shí)質(zhì)是：總是選擇作業(yè)中在主存駐留時(shí)間最長(zhǎng)的一頁(yè)進(jìn)行淘汰。若在主存中為每一作業(yè)進(jìn)程開辟3頁(yè)，對(duì)于題中的頁(yè)面訪問過程，其頁(yè)面調(diào)度過程如下所示4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5頁(yè)面1 4 4 4 1 1 1 5 5 5 5 5 5頁(yè)面2 3 3 3 4 4 4 4 4 2 2 2頁(yè)面3 2 2 2 3 3 3 3 3 1 1缺頁(yè)中斷 F F F F F F F F F (3’)1） 該作業(yè)運(yùn)行中總共出現(xiàn)9次缺頁(yè)(1’)2） 在主存擁有4頁(yè)，又將產(chǎn)生10次缺頁(yè)(1’)。其頁(yè)面調(diào)度過程見下圖： 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5頁(yè)面1 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 1 1頁(yè)面2 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 5頁(yè)面3 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3頁(yè)面4 1 1 1 1 1 1 2 2 2缺頁(yè)中斷 F F F F F F F F F F (3’)3)從這個(gè)例子可以看出，當(dāng)主存中為每一作業(yè)進(jìn)程開辟4頁(yè)時(shí)，出現(xiàn)了缺頁(yè)次數(shù)反而增加的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為Belady現(xiàn)象。(2’)7關(guān)于存儲(chǔ)管理，試問：（1） 在分頁(yè)、分段和段頁(yè)式存儲(chǔ)管理中，當(dāng)訪問一條指令或數(shù)據(jù)時(shí)，需要訪問內(nèi)存幾次？各做什么處理？（2） 假設(shè)一個(gè)分頁(yè)存儲(chǔ)系統(tǒng)具有快表，多數(shù)活動(dòng)頁(yè)表都可以存在其中，頁(yè)表放在內(nèi)存中，內(nèi)存訪問時(shí)間是1us。若快表的命中率是85%，則有效存取時(shí)間為多少？若快表命中率為50%，那么有效存取時(shí)間為多少？解答：（1）分頁(yè)需要訪問