【正文】 的過程。編譯器是用來為每個獨立單元產(chǎn)生目標代碼，連接編輯器是用來聯(lián)合各個部分的目標單元組成一個單一的程序二進制。連接編輯器是怎樣對內(nèi)存地址改變指令和數(shù)據(jù)的捆綁？從編譯器到連接編輯器，什么信息需要被通過，而使內(nèi)存綁定連接編輯器作業(yè)比較容易？Answer：連接編輯器不得不將分解的符號地址替換為在最終的程序二進制中，與變量相聯(lián)系的實際地址。為了完成這個，單元必須追蹤那些查閱到的未分解的符號指令。在連接期間，全部程序二進制中的每個單元會被分配到一序列的地址空間，當它完成時，對于未分解的符號關(guān)系，可以通過這個二進制輸出，當每個另外單元包含一系列需要修復的指令時，這個二進制可以在另外單元被修復。 按順序給出 5 個部分的內(nèi)存，分別是 100KB,500KB,200KB,300KB 和 600KB，用 firstfit,bestfit 和 worstfit 算法，能夠怎樣按順序分配進程 212KB,417KB,112KB,426KB 和426KB？哪個算法充分利用了內(nèi)存空間？Answer： a. Firstfit:b. 212K is put in 500K partitionc. 417K is put in 600K partitiond. 112K is put in 288K partition (new partition 288K = 500K ? 212K)e. 426K must waitf. Bestfit:g. 212K is put in 300K partitionh. 417K is put in 500K partitioni. 112K is put in 200K partitionj. 426K is put in 600K partitionk. Worstfit:l. 212K is put in 600K partitionm. 417K is put in 500K partitionn. 112K is put in 388K partition o. 426K must waitBestfit: 算法充分利用了內(nèi)存空間。 在運行過程中，許多系統(tǒng)允許程序分配更多的內(nèi)存給它的地址空間。在程序堆中的數(shù)據(jù)分配是這種分配方式的一個實例。在下面的方案中，為了支持動態(tài)內(nèi)存分配的要求是什么？ Answer：a. 連續(xù)內(nèi)存分配:當沒有足夠的空間給程序去擴大它已分配的內(nèi)存空間時，將要求重新分配整個程序。b. 純段式分配：當沒有足夠的空間給段去擴大它的已分配內(nèi)存空間時，將要求重新分配整個段。c. 純頁式分配：在沒有要求程序地址空間再分配的方案下，新頁增加的分配是可能的。 比較在主存組織方案中，連續(xù)內(nèi)存分配，純段式分配和純頁式分配在下面問題中的關(guān)系。 Answer：連續(xù)內(nèi)存分配會產(chǎn)生外部碎片，因為地址空間是被連續(xù)分配的，當舊進程結(jié)束，新進程初始化的時候，洞會擴大。連續(xù)內(nèi)存分配也不允許進程共享代碼，因為一個進程的虛擬內(nèi)存段是不被允許闖入不連續(xù)的段的。純段式分配也會產(chǎn)生外部碎片，因為在物理內(nèi)存中，一個進程的段是被連續(xù)放置的，以及當死進程的段被新進程的段所替代時，碎片也將會產(chǎn)生。然而，段式分配可以使進程共享代碼；比如，兩個不同的進程可以共享一個代碼段，但是有不同的數(shù)據(jù)段。純頁式分配不會產(chǎn)生外部碎片，但會產(chǎn)生內(nèi)部碎片。進程可以在頁granularity 中被分配，以及如果一頁沒有被完全利用，它就會產(chǎn)生內(nèi)部碎片并且會產(chǎn)生一個相當?shù)目臻g浪費。在頁granularity，頁式分配也允許進程共享代碼。 在一個頁式分配系統(tǒng)中，為什么一個進程不被允許進入它所不擁有的內(nèi)存？操作系統(tǒng)怎么能被允許進入其它內(nèi)存？它為什么應當可以或不可以進入？Answer：地址在頁式分配系統(tǒng)上是一個邏輯頁號和一個偏移量。在邏輯頁號的基礎(chǔ)上產(chǎn)生一個物理頁號，物理頁通過搜索表被找到。因為操作系統(tǒng)控制這張表的內(nèi)容，只有在這些物理頁被分配到進程中時，它可以限制一個進程的進入。一個進程想要分配一個它所不擁有的頁是不可能的，因為這一頁在頁表中不存在。為了允許這樣的進入，操作系統(tǒng)只簡單的需要準許入口給無進程內(nèi)存被加到進程頁表中。當兩個或多個進程需要交換數(shù)據(jù)時，這是十分有用的。它們只是讀和寫相同的物理地址（可能在多樣的物理地址中）。在進程內(nèi)通信時，這是十分高效的。 比較頁式存儲與段式存儲為了從虛地址轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢淼刂?，在被要求的地址轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)的內(nèi)存數(shù)量方面的有關(guān)內(nèi)容。c頁式存儲需要更多的內(nèi)存來保持轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)，段式存儲的每個段只需要兩個寄存器，一個保存段的基地址，另一個保存段的長度。另一方面，頁式存儲每一頁都需要一個入口，這個入口提供了那頁所在的物理地址。 在許多系統(tǒng)中的程序二進制的一般構(gòu)造如下：代碼被存儲在較小的固定的地址中，比例0。代碼段后緊跟著被用來存儲程序變量的數(shù)據(jù)段。當這個程序開始運行，棧被分配到虛地址空間的另一個端末尾，并被允許向較低的虛地址擴張。上述結(jié)構(gòu)在下列方案中具有什么意義: Answer：1）當程序開始運行時，連續(xù)內(nèi)存分配要求操作系統(tǒng)給程序分配最大限度的虛地址空間。這可能造成比進程所需要的實際內(nèi)存大很多。2）純段式分配，在程序開始運行時，給每個段分配較小的空間，而且能隨著段的擴展而擴大，這就給操作系統(tǒng)提供了靈活性。3）純頁式分配在一個進程開始運行時，就不需要操作系統(tǒng)給進程分配最大的虛地址空間。當一個程序需要擴展它的堆或棧時，它需要分配一個新的頁，但是相關(guān)的頁表入口被提前分配了。 考慮一個分頁系統(tǒng)在內(nèi)存中存儲著一張頁表。 200 毫秒，那么一個分頁內(nèi)存的查詢需要多長時間？，75%的頁表查詢可以在相關(guān)聯(lián)的寄存器中找到，那么有效的查詢時間是多少？（假設(shè)如果入口存在的話，在相關(guān)的寄存器中找到頁表入口不花費時間）Answer： 毫秒：200 毫秒進入頁表，200 毫秒進入內(nèi)存中的字 =*200 毫秒+*400 毫秒=250 毫秒 為什么有時候段式分配存儲與頁式分配存儲可以聯(lián)合成一種方案？Answer：段式存儲與頁式存儲經(jīng)常結(jié)合在一起是為了提高它們兩個中的每一個存儲方式。當頁表變的十分大時，段式存儲是十分有用的。一大段連續(xù)的頁表是不習慣被分解成為一個以 0 為段表地址的單一段表入口。分頁的段式存儲句柄有一個非常大的段的時侯，就需要很多時間來進行分配。通過把段分頁，我們降低了由于外部碎片而造成的內(nèi)存浪費，而且也簡化了分配。 reenteant 單元時比純頁式存儲時這樣做要來的容易？Answer：因為段式存儲是以內(nèi)存的邏輯共享為基礎(chǔ)的，而不是物理的，任何大小的段在段表中，被每個只具有一個入口的用戶所共享。而分頁必須在頁表中對每個被共享的頁有相同的入口。 問:頁表分頁的目的是什么?答：在某些情況下,分頁的頁表可以變得足夠大，可以簡化內(nèi)存分配問題（確保全部可以分配固定大小的網(wǎng)頁，而不是可變大小的塊），確保當前未使用的部分頁表可以交換。 問：考慮分層分頁方案，使用 VAX 架構(gòu)。當用戶程序執(zhí)行一個內(nèi)存裝載程序時，有多少個內(nèi)存操作要執(zhí)行？答：當一個內(nèi)存裝載程序完成時，有三個內(nèi)存操作可以完成，一個是說明能夠被打到的頁表的位置。第二個是頁表進入自己。第三個是現(xiàn)實的內(nèi)存裝載操作。 問：比較段頁式表和哈希頁表在處理大量的地址空間上，在什么環(huán)境下，哪一個方案更好？答：當一個程序占用大的虛擬地址空間的一小部分時，哈希頁表更適合小一點的。哈希頁表的缺點是在同樣的哈希頁表上，映射多個頁面而引起的沖突。如果多個頁表映射在同個入口處，則橫穿名單相應的哈希頁表可能導致負擔過重。這種間接最低的分割分頁方案，即每一頁表條目保持有關(guān)只有一頁。 問：假設(shè) Intel 的地址轉(zhuǎn)換方案如圖 所示A．描述 Intel80836 將邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址所采用的所有步驟。B．使用這樣復雜的地址轉(zhuǎn)換硬件對硬件系統(tǒng)有什么好處？C．這樣的地址轉(zhuǎn)換系統(tǒng)有沒有什么缺點？如果有，有哪些？如果沒有，為什么不是每個制造商都使用這種方案。答：A。選擇符是段描述符表的標志，段描述符的結(jié)果加上原先的偏移量構(gòu)成頁表，再加上目錄、偏移量構(gòu)成頁表，構(gòu)成線性地址。這個目錄是頁目錄的標志。目錄項選擇頁表，頁表域是頁表的索引。頁表項再加上偏移量，構(gòu)成物理地址。，允許大多數(shù)操作系統(tǒng)在硬件上執(zhí)行內(nèi)存工具，而不是實施部分硬件和一些軟件。因為，它可以在硬件上實施，更有效率（內(nèi)核更簡單），緩存幫助，仍會導致緩存丟失。 問。舉一個例子，IBM360/370 的資源和目的地區(qū)重疊時說明，（MVC）重新啟動移動塊的問題。答：假設(shè)頁面邊緣為 1024，移動空間從資源區(qū) 800：1200 到目標區(qū) 700：1100，假設(shè)當頁表在 1024 邊緣發(fā)生故障訪問錯誤，這時候的位置 800：923 已覆蓋新的值，因此，重新啟動區(qū)塊移動指令會導致在 800：923 到 700：823 之間復制新的值，而這是不正確的。 問：考慮支持請求頁面調(diào)度的硬件需求。答：對于每一個內(nèi)存訪問操作，頁表需要檢查相應的頁表駐留與否和是否計劃已經(jīng)讀取或?qū)懭霗?quán)限訪問頁面，一個 TLB 可以作為高速緩存和改善業(yè)績的查詢操作。 問：什么是寫時拷貝功能，在什么情況下，有利于此功能？支持此功能的硬件是什么？答：當兩個進程正在訪問同一套程序值（例如，代碼段的二進制代碼）在寫保護的方式下，映射相應的頁面到虛擬地址空間是有用的，當寫操作進行時，拷貝必須允許兩個程序分別進行不同的拷貝而不干擾對方。硬件要求：在每個內(nèi)存訪問的頁表需要協(xié)商，以檢查是否該頁表是寫保護。如果確實是寫保護，陷阱會出現(xiàn)，操作系統(tǒng)可以解決這個問題。 問：某個計算機給它的用戶提供了 232 的虛擬內(nèi)存空間，計算機有 214B 的物理內(nèi)存，虛擬內(nèi)存使用頁面大小為 4094B 的分頁機制實現(xiàn)。一個用戶進程產(chǎn)生虛擬地址 11123456，現(xiàn)在說明一下系統(tǒng)怎么樣建立相應的物理地址，區(qū)分一下軟件操作和硬件操作。（第六版有翻譯）答：該虛擬地址的二進制形式是 0001 0001 0001 0010 0011 0100 0101 0110。由于頁面大小為 212，頁表大小為 220，因此，低 12 位的“0100 0101 0110 ”被用來替換頁（page），而前 20 位“0001 0001 0001 0010 0011”被用來替換頁表(page table)。 假設(shè)有一個請求調(diào)頁存儲器，頁表放在寄存器中：處理一個頁錯誤，當有空的幀或被置換的頁設(shè)有被修改過時要用 8ms，當被置換的頁被修改過明用 20ms，存儲器訪問時間為100ns。假設(shè)被置換的頁中有 70％被修改過，有效訪問時間不超過 200ns 時最大可接受的頁錯誤率是多少？（第六版有翻譯）答： _sec = (1 ? P) _sec + () 8 millisec + () 20 millisec = ?+ 2400 P+ 14000 P _ 16,400 PP_ 問：假設(shè)正在監(jiān)測的速度指針在時鐘算法（表明侯選頁面更換），如果發(fā)生以下行為，系統(tǒng)會怎么樣？ 答：如果指針運行快，則該程序同時訪問大量頁面，當指針在對應的頁面上清理與檢查時，這是最可能發(fā)生的，因此不能被取代，這樣做的結(jié)果是受害頁面被發(fā)現(xiàn)之前，掃描很多頁面。如果指針運行慢，在虛擬內(nèi)存找尋候選頁表更換極為有效，表明許多常駐頁面不會被竅取。 問：討論在哪一種情況下，LFU（最不經(jīng)常使用）頁置換比 LRU（最近最少使用）頁置換法產(chǎn)生較少的頁面錯誤，什么情況下則相反？答：考慮下面順序存取在內(nèi)存的系統(tǒng)的串，可容納 4 頁內(nèi)存：1 1 2 3 4 5 1，當訪問 5 時，LFU 算法將會替換除了 1 以外的其他頁面，則在接下來讀取 1 時，就不用更次替換了。反來過說，如果串為：1 2 3 4 5 2，LRU 算法性能更好。 問：討論在哪一種情況下，MFU（最不經(jīng)常使用）頁置換比 LRU（最近最少使用）頁置換法產(chǎn)生較少的頁面錯誤，什么情況下則相反？答：考慮可容納 4 頁的內(nèi)存：1 2 3 4 4 4 5 1，MFU 算法會用 5 替換 4，而 LRU 算法剛用 5 替換 1，實踐中不可能發(fā)生，對于串：1 2 3 4 4 4 5 1，LRU 算法做得更正確。 問：在 VAX/VMS 系統(tǒng)對駐留頁采用先進先出算法，在空閑幀給最近最少使用頁面，假設(shè)在空閑幀使用 LRU 算法，回答下列問題，如何駐留頁面，空閑幀怎么樣分配給新要求頁表。，系統(tǒng)如何決定，系統(tǒng)如果決定答：，空閑幀中的一個頁面被替換到磁盤上，為駐留頁面創(chuàng)建一個空間，再轉(zhuǎn)移到空閑幀里，瀏覽頁面時，又被稱動到駐留頁面上。，并將頁面搬進空閑幀 LRU 算法 FIFO 算法 問：假設(shè)一個具有下面時間度量利用率的請求調(diào)頁系統(tǒng)：CPU 利用率 20％，分頁磁盤 ％，其他 I/O 設(shè)備，5％說明下面哪一個（可）能提高 CPU 的利用率，為什么？A 安裝一個更快的 CPUB 安裝一個更大的分頁磁盤C 提高多道程序設(shè)計程序 D 降低多道程序設(shè)計程度E 安裝更多內(nèi)存F 安裝一個更快的硬盤，或?qū)Χ鄠€硬盤使用多個控制器G 對頁面調(diào)度算法添加預取頁H 增加頁面大小。答：該系統(tǒng)顯然花費了許多時間進行分頁，顯示過度分配的內(nèi)存，如果多級程序水平減少駐地進程，將頁面錯誤變少和提高 CPU 利用率。另一種方式來提高利用率是獲得更多的物理內(nèi)存或更快的分頁鼓。ABC 都不行，D 可以 CPU 利用率為更多頁面保持駐地，而不需要分頁或磁盤。，因為磁盤的瓶頸是刪除更快的響應，和更多的磁盤容量，CPU 將會獲得更多的數(shù)據(jù)傳輸速度 將獲得更快的數(shù)據(jù)傳輸率，所以更多地被使用。如果分頁服從預調(diào)（即一些訪問順序）這只是一個方面。，如果數(shù)據(jù)進行是隨機的，則分頁可以隨之，因為較少頁面可保存在內(nèi)存上，更多的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到頁面錯誤 上，這種 變化可以減少 CPU 利用率或者增加 CPU 利用率。 假設(shè)一臺機器使用一級間接引用方法提供可以訪問內(nèi)存位置的指令。當一個程序的所有頁未駐留，程序的第一條指令是一個間接內(nèi)存 load 操作時，將會出現(xiàn)什么頁錯誤？當操作系統(tǒng)正在使用一個單進程幀分配技術(shù)，只有兩個頁被分配