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虚拟存储器附答案

2022-01-27 来源:意榕旅游网
第五章 虚拟存储器

一、单项选择题

1. 虚拟存储器的最大容量___。

*A. 为内外存容量之和 B. 由计算机的地址结构决定(((实际容量 C. 是任意的 D. 由作业的地址空间决定

虚拟存储器是利用程序的局部性原理,一个作业在运行之前,没有必要全部装入内存,而只将当前要运行那部分页面或段装入便可以运行,其他部分放在外部存储器内,需要时再从外存调入内存中运行,首先它的容量必然受到外存容量的限制,其次寻址空间要受到计算机地址总线宽度限制。最大容量(逻辑容量)收内外存容量之和决定,实际容量受地址结构决定。 2.在虚拟存储系统中,若进程在内存中占3块(开始时为空),采用先进先出页面淘汰算法,当执行访问页号序列为1﹑2﹑3﹑4﹑1﹑2﹑5﹑1﹑2﹑3﹑4﹑5﹑6时,将产生___次缺页中断。 (开始为空,内存中无页面,3块物理块一开始会发生三次缺页。) A. 7 B. 8 C. 9 D. 10 3. 实现虚拟存储器的目的是___.

A.实现存储保护 B.实现程序浮动 C.扩充辅存容量 D.扩充主存容量

4. 作业在执行中发生了缺页中断,经操作系统处理后,应让其执行___指令.(书本158页,(2)最后一句话) A.被中断的前一条 B.被中断的 C.被中断的后一条 D.启动时的第一条

5.在请求分页存储管理中,若采用FIFO页面淘汰算法,则当分配的页面数增加时,缺页中断的次数________。(在最后一题做完后再作答)答案错误选择:D A.减少 B. 增加 C. 无影响 D. 可能增加也可能减少 6. 虚拟存储管理系统的基础是程序的________理论. A. 局部性 B. 全局性 C. 动态性 D.虚拟性 7. 下述_______页面淘汰算法会产生Belady现象.

A. 先进先出 *B. 最近最少使用 C. 最近不经常使用 D. 最佳

所谓Belady现象是指:在分页式虚拟存储器管理中,发生缺页时的置换算法采用FIFO(先进先出)算法时,如果对—个进程未分配它所要求的全部页面,有时就会出现分配的页面数增多但缺页率反而提高的异常现象。 二. 填空题

1. 假设某程序的页面访问序列为1. 2. 3. 4. 5. 2. 3. 1. 2. 3. 4. 5. 1. 2. 3. 4且开始执行时主存中没有页面,则在分配给该程序的物理块数是3 且采用FIFO方式时缺页次数是____13____; 在分配给程序的物理块数是4且采用FIFO方式时,缺页次数是___14______; 在分配给程序的物理块数是3且采用LRU方式时,缺页次数是______14____。在分配给程序的物理块数是4且采用LRU方式时,缺页次数是_____12____。

FIFO算法。

LRU算法:

2.在虚存管理中,虚拟地址空间是指逻辑地址空间,实地址空间是指_ __物理地址空间______;前者的大小只受___机器的地址长度_ ______限制,而后者的大小受__ 物理内存大小 ______。

2.在虚存管理中,虚拟地址空间是指逻辑地址空间,实地址空间是指_ ____;前者的大小只受___机器的地址长度_ ______限制,而后者的大小受__ 物理内存大小 ______。老师给的第一个空,她自己已经写上去了。

3.若选用的__置换______算法不合适,可能会出现抖动现象。

4.在页式存储管理系统中,常用的页面淘汰算法有:__最佳置换算法_______,选择淘汰不再使用或最远的将来才使用的页;___先进先出页面置换算法______,选择淘汰在主存驻留

时间最长的页;___LRU置换算法___选择淘汰离当前时刻最近的一段时间内使用代最少的页。

5.在虚拟段式存储管理系统中,若逻辑地址的段内地址大于段表中该段的段长,则发生_地址越界中断____.

三、简答题:

P177: 1、常规存储器管理方式具有那两大特性?它对系统性能有什么影响? 书本153页,一次性与驻留性 (1)一次性:

3、虚拟存储器有哪些特征?其中最本质的特征是什么?

答:虚拟存储器有多次性、对换性、虚拟性三大特征。最本质的特征是虚拟性。可稍微写详细些(书本155页)

7、试比较缺页中断机构与一般的中断,它们之间有何明显的区别? 书本158页:

缺页中断作为中断,同样需要经历保护CPU现场、分析中断原因、转缺页中断处理程序进行处理、恢复CPU现场等步骤。但缺页中断又是一种特殊的中断,它与一般中断的主要区别是:

( 1)在指令执行期间产生和处理中断信号。通常,CPU都是在一条指令执行完后去检查是否有中断请求到达。若有便去响应中断;否则继续执行下一条指令。而缺页中断是在指令执行期间,发现所要访问的指令或数据不在内存时产生和处理的。

(2)一条指令在执行期间可能产生多次缺页中断。例如,对于一条读取数据的多字节指令,指令本身跨越两个页面,假定指令后一部分所在页面和数据所在页面均不在内存,则该指令的执行至少产生两次缺页中断。

14、实现LRU算法所需的硬件支持是什么?

答:需要寄存器和栈等硬件支持。寄存器用于记录某进程在内存中各页的使用情况,栈用于保存当前使用的各个页面的页面号。

15、试说明改进型 Clock 置换算法的基本原理.(书本167,自己看着增加些) 答:因为修改过的页面在换出时付出的开销比未被修改过的页面大,在改进型Clock 算法中,既考虑页面的使用情况,还要增加置换代价的因素;在选择页面作为淘汰页面时,把同时满足未使用过和未被修改作为首选淘汰页面。(书上的那四类看自己意愿写或不写)

1、 什么是抖动?(P163)书本170页

如果分配给进程的存储块数量小于进程所需要的最小值,进程的运行将很频繁地产生缺页中断,这种频率非常高的页面置换现象称为抖动。在请求分页存储管理中,可能出现这种情况,即对刚被替换出去的页,立即又要被访问。需要将它调入,因无空闲内存又要替换另一页,而后者又是即将被访问的页,于是造成了系统需花费大量的时间忙于进行这种频繁的页面交换,致使系统的实际效率很低,严重导致系统瘫痪,这种现象称为抖动现象。

2、 请求分段存储管理方式下,在地址变换过程中,可能出现哪些中断?分别在什么情况下

发生?

(1).分段越界中断:逻辑地址中的段号大于段长,段号太大,访问越界; (2)、分段保护中断:不符合存取方式,对段的访问方式不符合规定的读写权限; (3)、缺段中断: 要访问的段不在主存中;

3、在分段系统中,为确保段信息安全,采取的保护措施有哪些? (1)越界检查: (2)、存取控制检查: (3)、环保护机构: 详见书本176页

四、综合题:

1、一个进程已经分配到4个物理块,每一页的装入时间、最后访问时间、访问位A、修改位M如下表所示(所有数字为十进制):

(1)若页面大小为1024B,则逻辑地址3125对应的物理地址是什么? 页号:3125 /1024=3;对应块号为:2 页内偏移:3125 mod 1024 =53; 物理地址:2*1024+53=2101

(2)当进程访问4号页面时,产生缺页中断。请分别用FIFO、LRU和改进型Clock置换算法选择淘汰页面;要求给出其页号,并说明作出该决定的原因。

FIFO:页面装入顺序:3 0 2 1(按装入时间排序),优先淘汰装入时间最早的,淘汰3号页; LRU:访问顺序:0 3 2 1(按照最后访问时间排序),优先淘汰最近没访问的,淘汰0号页; Clock:A为访问位:A为0表示未访问,为1 表示已访问;M为修改位M=0表示未修改,

M=1表示已修改 ,;依次将页面分为4类:0(A=1,M=0),1(A=0,M=0),2(A=0,M=1), 3(A=1,M=1);优先淘汰既未访问过,又未修改过的页面;淘汰1号页

2、在一个请求分页存储管理系统中,一个作业的页面走向为4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5,当分配给该作业的物理块数分别为3,4时,试计算采用下述页面淘汰算法时的缺页率(假设开始执行时主存中没有页面),并比较所得结果。 (1) 最佳置换淘汰算法

缺页率随着块数的增加而减小 3块物理块::缺页率:7/12=58.3%

页号 块号 装入时间 最后访问时间 访问位A 修改位M 2 7 60 279 0 1 1 1 130 290 0 0 0 4 26 160 1 0 3 2 20 200 1 1

4块物理块:缺页率:6/12=50%

(2) 先进先出淘汰算法 3块物理块::缺页率:9/12=75%

4块物理块:缺页率:10/12=83.3%

(3) 最近最久未使用淘汰算法

3块物理块::缺页率:10/12=83.3%

4块物理块:缺页率:8/12=66.7%

例子:以作参照

考虑下述页面走向: 1, 2, 3, 4, 2, 1, 5, 6, 2, 1, 2, 3, 7, 6, 3, 2, 1, 2, 3, 6 当内存块数量分别为3时,试问FIFO、LRU、OPT这三种置换算法的缺页次数各是多少?

解:所有内存块最初都是空的,所以第一次用到的页面都产生一次缺页。采用FIFO页面淘汰算法的缺页情况如表所示。发生缺页的次数为16。

采用LRU页面淘汰算法的缺页情况如表3.11所示。发生缺页的次数为15。 采用OPT页面淘汰算法的缺页情况如表3.12所示。发生缺页的次数为11。

4.已知页面走向为1、2、1、3、1、2、4、2、l、3、4,且开始执行时内存中没有页面。若只给该作业分配2个物理块,当采用FIFO页面淘汰算法时缺页率为多少?假定现有一种淘汰算法,该算法淘汰页面的策略为当需要淘汰页面时,就把刚使用过的页面作为淘汰对象,试问就相同的页面走向,其缺页率又为多少?

解:根据题目中所给页面走向,采用FIFO淘汰算法的页面置换情况如表所示。从表中可以看出,页面引用次数为11次,缺页次数为9次,所以缺页率为:9/11=81.8%。

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