【正文】 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的地址長度決定。簡答題1解釋固定分區(qū)法和動態(tài)分區(qū)法的基本原理。答：固定分區(qū)法——內(nèi)存中分區(qū)的個數(shù)固定不變，各個分區(qū)的大小也固定不變，但不同分區(qū)的大小可以不同。每個分區(qū)只可裝入一道作業(yè)。 動態(tài)分區(qū)法——各個分區(qū)是在相應(yīng)作業(yè)要進入內(nèi)存時才建立的，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)在一個分區(qū)的內(nèi)部（即被浪費的空間），如固定分區(qū)法會產(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)，如在動態(tài)分區(qū)法實施過程中會出現(xiàn)外部碎片 。3動態(tài)重定位分區(qū)管理方式中如何實現(xiàn)虛實地址映射？答：作業(yè)裝入內(nèi)存時，是將該用戶的程序和數(shù)據(jù)原封不動地裝入到內(nèi)存中 。當(dāng)調(diào)度該進程在cpu上執(zhí)行時，操作系統(tǒng)就自動將該進程在內(nèi)存的起始地址裝入基址寄存器，將進程的大小裝入限長寄存器 。當(dāng)執(zhí)行指令時，如果地址合法，則將相對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，進行處理 。4什么是虛擬存儲器？它有哪些基本特征？答:虛擬存儲器是用戶能作為可編址內(nèi)存對待的虛擬存儲空間,在這種計算機系統(tǒng)中實現(xiàn)了用戶邏輯存儲器與物理存儲器的分離,它是操作系統(tǒng)給用戶提供的一個比真實內(nèi)存空間大得多的地址空間。 虛擬存儲器的基本特征是:虛擬擴充——不是物理上,而是邏輯上擴充了內(nèi)存容量。部分裝入——每個作業(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引入虛擬存儲器后，除了獲得主存“擴充”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，只有在程序運行中通過硬件地址轉(zhuǎn)換機構(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地址，這將為主存的分配帶來更大的靈活性。另外，虛、實地址分開，用戶程序不能干擾實地址的生成，從而實現(xiàn)了存儲器的保護 。6什么是分頁？什么是分段？二者有何主要區(qū)別？答：分頁是由系統(tǒng)將一個進程的邏輯地址空間劃分成若干大小相等的部分，每一部分稱做一個頁面。 分段是用戶根據(jù)作業(yè)的邏輯關(guān)系進行自然劃分，每個分段是作業(yè)中相對獨立的一部分。 分段和分頁都是非連續(xù)的存儲管理方法， 分頁和分段的主要區(qū)別有： ①頁是信息的物理單位，段是信息的邏輯單位。 ②頁面的大小由系統(tǒng)確定，并且各頁大小都相同；各段長度因段而已，由用戶決定。 ③分頁的作業(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分頁的活動對用戶是不可見的，而分段是用戶可見的活動。7在分頁系統(tǒng)中頁面大小由誰決定？頁表的作用是什么？如何將邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址？答:在分頁系統(tǒng)中頁面大小由硬件決定。 頁表的作用是:實現(xiàn)從頁號到物理塊號的地址映射。 邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址的過程是:用頁號P去檢索頁表，從頁表中得到該頁的物理塊號，把它裝入物理地址寄存器中。同時，將頁內(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算法進行內(nèi)存頁面置換時 ，在未給進程或作業(yè)分配足它所要求的全部頁面的情況下，有時出現(xiàn)的分配的頁面數(shù)增多，缺頁次數(shù)發(fā)而增加的奇怪現(xiàn)象。9請求分頁技術(shù)的基本思想是什么？它與簡單分頁技術(shù)之間有何根本區(qū)別？答：請求分頁技術(shù)的基本思想是：當(dāng)一個進程的部分頁面在內(nèi)存時就可調(diào)度它運行；在運行過程中若用到的頁面尚未在內(nèi)存，則把它們動態(tài)換入內(nèi)存。這樣，就減少了對換時間和所需內(nèi)存數(shù)量，允許增加程序的道數(shù)。 請求分頁技術(shù)是在簡單分頁技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，兩者根本區(qū)別是：請求分頁提供虛擬存儲器，而簡單分頁系統(tǒng)并未提供虛擬存儲器。10為什么分段技術(shù)比分頁技術(shù)更容易實現(xiàn)程序或數(shù)據(jù)的共享和保護？答： 每一段在邏輯上是相對完整的一組信息，分段技術(shù)中的共享是在段一級出現(xiàn)的。這樣，任何共享的信息就可以單獨成為一段。同樣，段中所有內(nèi)容可以用相同的方式進行使用，從而規(guī)定相同的保護權(quán)限。 然而，頁是信息的物理單位，在一頁中可能存在邏輯上互相獨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，對分頁難以進行共享和保護。 11何謂工作集？它有什么作用？答：工作集是一個進程在某一小段時間內(nèi)訪問頁面的集合。 利用工作集模型可防止抖動，也可以進行頁面置換。 12什么是頁面抖動？系統(tǒng)怎樣檢測是否出現(xiàn)抖動？一旦檢測到抖動？系統(tǒng)如何消除它？答：頁面抖動是系統(tǒng)頻繁進行頁面置換的現(xiàn)象。整個系統(tǒng)的頁面替換非常頻繁，以致大部分機器時間都用在來回進行的頁面調(diào)度上，只有一小部分時間用于進程的實際運算方面。 操作系統(tǒng)監(jiān)督每個進程的工作集，并給它分配工作集所需的內(nèi)存塊。若有足夠多的額外塊，就可以裝入并啟動另外的進程。如果工作集增大了，超出可用塊的總數(shù)，即系統(tǒng)中全部進程對內(nèi)存塊的總請求量大于可用內(nèi)存塊的總量，將出現(xiàn)抖動，因為某些進程得不到足夠的內(nèi)存塊。 一旦檢測到抖動，操作系統(tǒng)要選擇一個進程讓它掛起，把它的頁面寫出去，把它占用的內(nèi)存塊分給別的進程。被掛起的進程將在以后適當(dāng)時機重新開始執(zhí)行。綜合題1考慮下面頁面走向：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，試問LRU,FIFO,OPT三種置換算法的缺頁次數(shù)各是多少？（注意，所有內(nèi)存最初都是空的，凡第1次用到的頁面都產(chǎn)生一次缺頁）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)頁面大小是100字，請給出該訪問序列的頁面走向。又設(shè)該程序基本可用內(nèi)存是200字，采用FIFO置換算法，求出缺頁率。如果采用LRU算法，缺頁率是多少？如果采用最優(yōu)淘汰算法，其缺頁率又是多少？解: 該序列的頁面走向為：0、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缺頁次數(shù) 6 7 5缺頁率 6/12= 7/12= 5/12= (3’)3設(shè)某頁系統(tǒng)中，頁幀大小為100字。一個程序大小為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個主存塊時，給出該作業(yè)駐留的各個頁的變化情況及頁故障數(shù)。答：首先將邏輯地址變換成頁號。這樣10，205，110，735，603，50，815，314，432，320，225，80，130，720，通過除以頁的大小100，頁號分別為0，2，1，7，6，0，8，3，4，2，0，1，2。(3’)系統(tǒng)為運行進程分配4個主存塊，采用LRU算法，因此可以列表給出進程的缺頁情況： 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，被淘汰的頁依次為0，2，1，7，6，0，8，4。缺頁次數(shù)為12次 (2’)4某請求頁式管理系統(tǒng)，用戶編程空間有40個頁面，每個頁面為200H字節(jié)。假定某時刻用戶頁表中虛頁號和物理塊號對照表如下：虛頁號 0 2 5 17 20物理塊號 5 20 8 14 36求虛地址0A3CH、223CH分別對應(yīng)的物理地址。答：虛地址0A3CH轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)為2620，每個頁為200H，即512B，由2620/512可得，頁號為5，頁內(nèi)地址為60。查頁表可知，其主存塊號為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)換成十進制數(shù)為8762，由8762/512可得，其頁號為17，頁內(nèi)地址為58。查頁表可知，其主存塊號為14。(3’)因此地址為8762的物理地址為14*512+58=7226。(2’)5某系統(tǒng)采用頁式存儲管理策略，擁有邏輯空間32頁，每頁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，進程的頁表有多少項？每項至少多少位？3） 如果物理空間減少一半，頁表結(jié)構(gòu)應(yīng)作怎樣的改？答：1）邏輯空間32頁，占5個二進制位。每頁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)進程的頁表有32項，每項的位數(shù)由主存的分塊數(shù)決定(2’)。1MB的空間可劃分為512個2KB的塊，每個塊用9個二進制位表示(2’)。3）如果物理空間減少一半時，主存地址需要19位表示，仍大于邏輯空間的大小，故頁表結(jié)構(gòu)可以不變。(3’)6有一虛擬存儲系統(tǒng)，采用先進先出（FIFO）的頁面淘汰算法。在主存忠為每一個作業(yè)進程開辟3頁。某作業(yè)運行中使用的操作數(shù)所在的頁號依次為：4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5。1） 該作業(yè)運行中總共出現(xiàn)多少次缺頁？2） 若每個作業(yè)進程在主存擁有4頁，又將產(chǎn)生多少次缺頁？3） 如何解釋所出現(xiàn)的現(xiàn)象？解：先進先出算法的實質(zhì)是：總是選擇作業(yè)中在主存駐留時間最長的一頁進行淘汰。若在主存中為每一作業(yè)進程開辟3頁，對于題中的頁面訪問過程，其頁面調(diào)度過程如下所示4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5頁面1 4 4 4 1 1 1 5 5 5 5 5 5頁面2 3 3 3 4 4 4 4 4 2 2 2頁面3 2 2 2 3 3 3 3 3 1 1缺頁中斷 F F F F F F F F F (3’)1） 該作業(yè)運行中總共出現(xiàn)9次缺頁(1’)2） 在主存擁有4頁，又將產(chǎn)生10次缺頁(1’)。其頁面調(diào)度過程見下圖： 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5頁面1 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 1 1頁面2 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 5頁面3 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3頁面4 1 1 1 1 1 1 2 2 2缺頁中斷 F F F F F F F F F F (3’)3)從這個例子可以看出，當(dāng)主存中為每一作業(yè)進程開辟4頁時，出現(xiàn)了缺頁次數(shù)反而增加的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為Belady現(xiàn)象。(2’)7關(guān)于存儲管理，試問：（1） 在分頁、分段和段頁式存儲管理中，當(dāng)訪問一條指令或數(shù)據(jù)時，需要訪問內(nèi)存幾次？各做什么處理？（2） 假設(shè)一個分頁存儲系統(tǒng)具有快表，多數(shù)活動頁表都可以存在其中，頁表放在內(nèi)存中，內(nèi)存訪問時間是1us。若快表的命中率是85%，則有效存取時間為多少？若快表命中率為50%，那么有效存取時間為多少？解答：（1）分頁需要訪問2次，第一次訪問頁表，第二次執(zhí)行訪內(nèi)操作(2’)；分段需要訪問2次，第一次訪問段表，第二次執(zhí)行訪內(nèi)操作；段頁式需要訪問3次，第一次訪問段表，第二次訪問頁表，第三次執(zhí)行訪內(nèi)操作(2’)。（2）當(dāng)快表的命中率為85%時，執(zhí)行一次訪內(nèi)操作需要的時間： T=1*+2*()=(us) (3’)當(dāng)快表的命中率為50%時，執(zhí)行一次訪內(nèi)操作需要的時間： T=1*+2*()=(us) (3’)8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)，它依次要訪問的字地址序列是：115，228，120，88，446，102，321，432，260，167，若該作業(yè)的第0頁已經(jīng)裝入主存，現(xiàn)分配給該作業(yè)的主存共