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操作系统_第四章作业讲解

发布时间:2019-07-07 18:00 来源:未知 编辑:admin

  操作系统_第四章作业讲解_理学_高等教育_教育专区。操作系统第四章作业讲解

  1、 “整体对换从逻辑上也扩充了内存,因此也实现了虚拟存储器的功能”这种说法是否正 确?请说明理由 答:上述说明法是错误的。整体对换将内存中暂时不用的某个程序及其数据换出至外存,腾 出足够的内存空间以装入在外存中的、 具备运行条件的进程所对应的程序和数据。 虚拟存储 器是指仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的存储器系统, 是指具有请求调入功能和置 换功能, 能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统, 它的实现必须建立在离散分配 的基础上。 虽然整体对换和虚拟存储器均能从逻辑上扩充内存空间, 但整体对换不具备离散 性。实际上,在具有整体对换功能的系统中,进程的大小仍受到实际内存容量的限制。 2、某系统采用页式存储管理策略,拥有逻辑空间 32 页,每页为 2KB,拥有物理空间 1MB。 1)写出逻辑地址的格式 2)若不考虑访问权限等,进程的页表有多少项?每项至少有多少位? 3)如果物理空间减少一半,页表结构应相应作怎样的改变? 答:1)该系统拥有逻辑空间 32 页,故逻辑地址中页号必须用 5 位来描述,而每页为 2KB, 因此,页内地址必须用 11 位来描述。这样,可得到它的逻辑地址格式如下: 15 11 10 页号 页内地址 0 2)每个进程最多有 32 个页面,因此,进程的页表项最多为 32 项;若不考虑访问权限 等,则页表项中只需给出页所对应的物理块号。1MB 的物理空间可分成 29 个内存块, 故每个页表项至少有 9 位。 3)如果物理空间减少一半,则页表中项表项数仍不变,但每项的长度可减少 1 位。 3、已知某系统页面长 4KB,每个页表项为 4B,采用多层分页策略映射 64 位的用户地址空 间。若限定最高层页表只占 1 页,则它可采用几层分页策略 答:方法一:由题意可知,该系统的用户地址空间为 264B,而页的大小为 4KB,故作业最 多可有 264/212(即 252)个页,其页表的大小则为 252*4(即 254)B。因此,又可将页表 分成 242 个页表页,并为它建立两级页表,两级页表的大小为 244B。依次类推,可知道 它的 3、4、5、6 级页表的长度分别是 234B、224B、214B、24B,故必须采取 6 层分页策 略。 方法二:页面大小为 4KB=212B,页表项 4B=22B,因此一个页面可以存放 212/22=210 个 面表项,因此分层数=INT[64/10]=6 层 4、对于表所示的段表,请将逻辑地址(0,137) 、 (1,4000) 、 (2,3600) 、 (5,230)转换 成物理地址。 段 表 段号 0 1 2 3 4 内存地址 50K 60K 70K 120K 150K 段长 10KB 3KB 5KB 8KB 4KB 答:[0,137]:50KB+137=51337; [1,4000]:段内地址越界; [2,3600]:70KB+3600=75280; [5,230]:段号越界。 5、在一个请求分页系统中,假如一个作业的页面走向为 4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、 1、5,目前它还没有任何页装入内存,当分配给该作业的物理块数目 M 分别为 3 和 4 时,请分别计算采用 OPT、LRU 和 FIFO 页面淘汰算法时,访问过程中所发生的缺页 次数和缺页率,并比较所得结果。 (选做括号内的内容:根据本题的结果,请查找资 料,说明什么是 Belady 现象,在哪种置换算法中会产生 Belady 现象,为什么 答:1)使用 OPT 算法时,访问过程中发生缺页的情况为:当 M=3 时,缺页次数为 7,缺 页率为 7/12;当 M=4 时,缺页次数为 6,缺页率为 6/12。可见,增加分配给作业的内 存块数,可减少缺页次数,从而降低缺页率。 访问过程中的缺页情况(M=3,OPT 算法) 页面引用 物 理 块 缺页 置换 页面引用 物 理 块 缺页 置换 4 4 3 4 3 2 4 3 2 × × × 4 4 3 4 3 × × 2 4 3 2 × 1 4 3 1 × √ 1 4 3 2 1 × 4 3 4 3 5 5 3 4 × √ 5 4 3 2 5 × √ 4 3 4 3 2 5 2 4 × √ 2 1 5 2 1 × √ 1 1 3 2 5 × √ 5 5 访问过程中的缺页情况(M=4,OPT 算法) 2)使用 LRU 算法时,访问过程中发生缺页的情况为:当 M=3 时,缺页次数为 10,缺 页率为 10/12;当 M=4 时,缺页次数为 8,缺页率为 8/12。可见,增加分配给作业的内 存块数,可减少缺页次数,从而降低缺页率。 访问过程中的缺页情况(M=3,LRU 算法) 页面引用 物 理 块 缺页 置换 页面引用 物 理 块 4 4 3 4 3 2 4 3 2 4 4 3 4 3 × × 2 4 3 2 × 1 1 3 2 × √ 1 4 3 2 1 4 1 4 2 × √ 4 3 1 4 3 × √ 3 5 5 3 4 × √ 5 4 3 5 1 4 3 4 3 2 2 3 4 × √ 2 4 3 5 2 1 2 3 1 × √ 1 4 3 1 2 5 2 5 1 × √ 5 5 3 1 2 访问过程中的缺页情况(M=4,LRU 算法) 缺页 置换 × × × × × √ × √ × √ × √ 2)使用 FIFO 算法时,访问过程中发生缺页的情况为:当 M=3 时,缺页次数为 9,缺 页率为 9/12;当 M=4 时,缺页次数为 10,缺页率为 10/12。可见,增加分配给作业的 内存块数,反而增加了缺页次数,提高了缺页率,这种现象被称做 Belady 现象。 访问过程中的缺页情况(M=3,FIFO 算法) 页面引用 物 理 块 缺页 置换 页面引用 物 理 块 缺页 置换 4 4 3 4 3 2 4 3 2 × × × 4 4 3 4 3 × × 2 4 3 2 × 1 1 3 2 × √ 1 4 3 2 1 × 4 1 4 2 × √ 4 3 3 1 4 3 × √ 5 5 3 2 1 × √ 5 5 4 3 × √ 4 5 4 2 1 × √ 3 5 4 3 1 × √ 4 3 2 5 2 3 × √ 2 5 4 3 2 × √ 1 5 2 1 × √ 1 1 4 3 2 × √ 5 1 5 3 2 × √ 5 访问过程中的缺页情况(M=3,FIFO 算法) 6、现有一请求调页系统,页表保存在寄存器中。若一个被替换的页未被修改过,则处理一 个缺页中断需要 8ms;若被替换的页已被修改过,则处理一个缺页中断需要 20ms。内 存存取时间为 1us,访问页表的时间可忽略不计。假定 70%被替换的页被修改过,为保 证有效存取时间不超过 2us,可接受的最大缺页率是什么? 答:如果用 p 表示缺页率,则有效访问时间不超过 2us 可表示为(1-p)×1us+p×(0.7× 20ms+0.3×8ms+1us)≦2us 因此可计算出:p≦1/16400≈0.00006 即可接受的最大缺页率为 0.00006。 7、有一个二维数组:VAR A:ARRAY(1..100, 1..100) OF integer;按先行后列的次序 存储。对一采用 LRU 置换算法的页式虚拟存储器系统,假设每页可存放 200 个整数。 若分配给一个进程的内存块数为 3,其中一块用来装入程序和变量 i、j,另外两块专门 用来存放数组(不作他用) ,且程序段已在内存,但存放数组的页面尚未装入内存。请 分别就下列程序计算执行过程中的缺页次数。 程序 1: 程序 2: FOR i:=1 TO 100 DO FOR j:=1 TO 100 DO FOR j:=1 TO 100 DO FOR i:=1 TO 100 DO A[i, j]:= 0 A[i, j]:= 0 答:对于程序 1,首次缺页中断(访问 A[0,0]时产生)将装入数据的第 1、2 行共 200 个整 数, 由于程序是按行对数组进行访问的, 只有在处理完 200 个整数后才会再次产生缺页 中断;以后每调入一页,也能处理 200 个整数,因此处理 100×100 个整数共将发生 50 次缺页。 对于程序 2,首次缺页中断(访问 A[0,0]时产生)将装入数据的第 1、2 行共 200 个整 数, 但由于程序是按列对数组进行访问的, 因此在处理完 2 个整数后又会再次产生缺页 中断; 以后每调入一页, 也只能处理 2 个整数, 因此处理 100×100 个整数共将发生 5000 次缺页。

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