第3章 存儲(chǔ)管理-習(xí)題答案

1、第3章 存儲(chǔ)管理習(xí)題1.1 選擇題1、需要將整個(gè)進(jìn)程放在連續(xù)內(nèi)存空間的存儲(chǔ)管理方式是（ A ）。A分區(qū)存儲(chǔ)管理B頁式存儲(chǔ)管理C段式存儲(chǔ)管理D段頁式存儲(chǔ)管理2、解決內(nèi)存碎片問題較好的存儲(chǔ)器管理方式是（ B ）。A可變分區(qū) B分頁管理 C分段管理 D單一連續(xù)分配3、采用（ B ）不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部碎片（即“內(nèi)零頭”）。A分頁式存儲(chǔ)管理 B分段式存儲(chǔ)管理 C固定分區(qū)式存儲(chǔ)管理 D段頁式存儲(chǔ)管理4、操作系統(tǒng)采用分頁式存儲(chǔ)管理方式，要求（ B ）。A每個(gè)進(jìn)程擁有一張頁表，且進(jìn)程的頁表駐留在內(nèi)存中。B每個(gè)進(jìn)程擁有一張頁表，但只要執(zhí)行進(jìn)程的頁表駐留在內(nèi)存中，其他進(jìn)程的頁表不必駐留在內(nèi)存中。C所有進(jìn)程共享一張頁表，

2、以節(jié)約有限的內(nèi)存空間，但頁表必須駐留在內(nèi)存中。D所有進(jìn)程共享一張頁表，只有頁表中當(dāng)前使用的頁面必須駐留在內(nèi)存中，以最大限度地節(jié)約有限的內(nèi)存空間。5、在分頁式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，每個(gè)頁表的表項(xiàng)實(shí)際上是用于實(shí)現(xiàn)（ C ）。A訪問輔存單元 B靜態(tài)重定位 C動(dòng)態(tài)重定位 D裝載程序6、設(shè)有8頁的邏輯空間，每頁有1024B，它們被映射到32塊的物理存儲(chǔ)區(qū)中。那么，邏輯地址的有效位是（ C ），物理地址至少是（ C ）位。A10、11 B12、14 C13、15 D14、167、一個(gè)分頁存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，地址長(zhǎng)度為32位，其中頁號(hào)占8位，則頁表長(zhǎng)度是（ A ）。A2的8次方字節(jié) B2的16次方字節(jié)C2的24次方字

3、節(jié) D2的32次方字節(jié)8、某頁式管理系統(tǒng)中，地址寄存器的低9位表示頁內(nèi)地址，則頁面大小為（B）。A1024字節(jié) B512字節(jié) C1024K字節(jié) D512K字節(jié)9、分段式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，若地址用24位表示，其中8位表示段號(hào)，則允許每段的最大長(zhǎng)度是（ B ）。A2的24次方字節(jié) B2的16次方字節(jié) C2的8次方字節(jié) D2的32次方字節(jié)10、虛擬存儲(chǔ)管理機(jī)制的理論基礎(chǔ)是程序的（ A ）原理。 A局部性 B全局性 C動(dòng)態(tài)性 D虛擬性 11、虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠提供容量很大的虛擬空間，但大小有一定范圍，受到（ C ）限制。A內(nèi)存容量不足 B交換信息的大小CCPU地址表示范圍 DCPU時(shí)鐘頻率 12、虛擬存儲(chǔ)

4、器最基本的特征是（ A ）。A從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存容量 B提高內(nèi)存利用率 C駐留性 D固定性13、一般來說，分配的內(nèi)存頁框數(shù)越多，缺頁中斷率越低，但是以下（ D ）頁面置換算法存在異?，F(xiàn)象：對(duì)于某些進(jìn)程分配的內(nèi)存越多缺頁中斷率反而越高。ALRU BOPTCLFU DFIFO1.2 填空題1、影響缺頁中斷率的因素有（ 頁框大小 ）、（ 分配的頁框數(shù) ）、頁面置換算法和程序本身特性。2、為了縮短地址轉(zhuǎn)換時(shí)間，操作系統(tǒng)將訪問頻繁的少量頁表項(xiàng)存放到稱為（ 相聯(lián)存儲(chǔ)器 ）的高速寄存器組中，構(gòu)成一張（ 快表 ）。3、在頁式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，頁面大小為4KB，某進(jìn)程的0、1、2、3頁分別存放在3、5、4、2號(hào)頁框

5、中，則其邏輯地址1A3F（H）所在頁框號(hào)為（ 5 ），轉(zhuǎn)換所得物理地址為（ 5A3F ）（H）。4、分頁式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，地址寄存器長(zhǎng)度為24位，其中頁號(hào)占14位，則內(nèi)存的分塊大小應(yīng)該是（ 210 ）字節(jié)。5、在沒有快表的情況下，在分頁存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，每訪問一次數(shù)據(jù)，至少要訪問（ 2 ）次內(nèi)存。6、分段式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程建立一張段映射表，即段表。每一段在表中占有一個(gè)表項(xiàng)，其中記錄該段在內(nèi)存中的（ 起始地址 ）和段的長(zhǎng)度。7、程序局部性原理可總結(jié)為以下三點(diǎn)：（ 時(shí)間局部性 ）、（ 空間局部性 ）和順序局部性。8、在作業(yè)裝入內(nèi)存時(shí)進(jìn)行地址變換的方式稱為（ 靜態(tài) ）地址重定位，而在作業(yè)執(zhí)行期間

6、，當(dāng)訪問到指令或數(shù)據(jù)時(shí)才進(jìn)行地址變換的方式稱為（ 動(dòng)態(tài) ）地址重定位。9、在虛擬段式存儲(chǔ)管理中, 若邏輯地址的段內(nèi)地址大于段表中該段的段長(zhǎng), 則發(fā)生（ 地址越界 ）中斷。1.3 簡(jiǎn)答題1、給定段表如下：段 號(hào)段 首 址段 長(zhǎng)0200400123003002800100313005804給定地址為段號(hào)和位移：1）1，10 、2）2，150 、 3）4，40，試求出對(duì)應(yīng)的內(nèi)存物理地址。答：1）1，10 對(duì)應(yīng)的內(nèi)存物理地址是23102）2，150對(duì)應(yīng)的內(nèi)存物理地址是越界3）4，40 缺段中斷2、在一個(gè)分頁虛擬存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，用戶編程空間32個(gè)頁，頁長(zhǎng)1KB，內(nèi)存為16KB。如果用戶程序有10頁長(zhǎng)，若

7、己知虛頁0、1、2、3，已分到頁框8、7、4、10 ，請(qǐng)將虛地址0AC5H和1AC5H轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的物理地址。答：虛地址0AC5H = 0000 1010 1100 0101 映射到物理頁框第4頁。 對(duì)應(yīng)的物理地址為 0001 0010 1100 0101=12C5H 虛地址1AC5H=0001 1010 1100 0101 頁表中尚未有分配的頁框，此時(shí)引發(fā)缺頁中斷，由系統(tǒng)另行分配頁框。3、請(qǐng)描述存儲(chǔ)保護(hù)和地址越界中斷機(jī)制。答：l 存儲(chǔ)保護(hù)：為多個(gè)程序共享內(nèi)存提供保障，使在內(nèi)存中的各道程序，只能訪問它自己的區(qū)域，避免各道程序間相互干擾，特別是當(dāng)一道程序發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，不致于影響其他程序的運(yùn)行，通常由

8、硬件完成保護(hù)功能，由軟件輔助實(shí)現(xiàn)。l 地址越界中斷：每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的進(jìn)程空間，如果一個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的地址在其地址空間之外，則發(fā)生地址越界。即當(dāng)程序要訪問某個(gè)內(nèi)存單元時(shí)，由硬件檢查是否允許，如果允許則執(zhí)行，否則產(chǎn)生地址越界中斷，由操作系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)處理3、什么是覆蓋？什么是交換？覆蓋和交換的區(qū)別是什么？答：l 覆蓋：將程序劃分成若干個(gè)功能上相對(duì)獨(dú)立的程序段，按照程序的邏輯結(jié)構(gòu)讓那些不會(huì)同時(shí)執(zhí)行的程序段共享同一個(gè)內(nèi)存區(qū)的內(nèi)存擴(kuò)充技術(shù)。l 交換：先將內(nèi)存某部分的程序或數(shù)據(jù)寫入外存交換區(qū)，再從外存交換區(qū)中調(diào)入指定的程序或數(shù)據(jù)到內(nèi)存中來，并讓其執(zhí)行的一種內(nèi)存擴(kuò)充技術(shù)。l 與覆蓋技術(shù)相比，交換不

9、要求程序員給出程序段之間的覆蓋結(jié)構(gòu)，而且，交換主要在進(jìn)程或作業(yè)之間進(jìn)行，而覆蓋則主要在同一個(gè)作業(yè)或同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)進(jìn)行。4、在分頁式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，為什么常既有頁表，又有快表？答：l 在分頁式存儲(chǔ)管理中，當(dāng)CPU執(zhí)行到某條指令、要對(duì)內(nèi)存中的某一地址訪問時(shí)，首先要根據(jù)相對(duì)地址去查頁表（訪問一次內(nèi)存），然后獲取絕對(duì)地址去真正執(zhí)行指令（第二次訪問內(nèi)存）。l 為了提高相對(duì)地址到絕對(duì)地址的變換速度，用存儲(chǔ)于高速相聯(lián)存儲(chǔ)器的塊表來代替部分頁表。這時(shí)地址轉(zhuǎn)換是以并行的方式進(jìn)行，這樣做無疑比僅查內(nèi)存中的頁表要快得多。但是，相聯(lián)存儲(chǔ)器的成本較高，由它來存儲(chǔ)整個(gè)頁表是不可取的?？紤]到程序局部性原理，實(shí)際系統(tǒng)中總是一方

10、面采用內(nèi)存頁表、另一方面用快表來共同完成地址的變換工作。5、請(qǐng)簡(jiǎn)述引入快表后的分頁式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的地址變換過程。答：l 地址變換機(jī)構(gòu)自動(dòng)將頁號(hào)與快表中的所有頁號(hào)進(jìn)行并行比較，若其中有與此匹配的頁號(hào)，則取出該頁對(duì)應(yīng)的頁框號(hào)，與頁內(nèi)地址拼接形成物理地址。l 若頁號(hào)不在快表中，則再到內(nèi)存頁表中取出物理塊號(hào)，與頁內(nèi)地址拼接形成物理地址。l 同時(shí)還應(yīng)將這次查到的頁表項(xiàng)存入快表中，若快表已滿，則必須按某種原則淘汰一個(gè)表項(xiàng)以騰出位置。6、分別簡(jiǎn)述虛擬內(nèi)存和虛擬設(shè)備技術(shù)。答：l 虛擬內(nèi)存：把有限的內(nèi)存容量變得無限大，用戶在運(yùn)行遠(yuǎn)大于實(shí)際內(nèi)存容量的程序時(shí)，不會(huì)發(fā)生內(nèi)存不夠的錯(cuò)誤。也就是說，用戶所運(yùn)行的程序大小與

11、實(shí)際內(nèi)存容量無關(guān)。l 虛擬設(shè)備：通過虛擬技術(shù)把一臺(tái)物理I/O設(shè)備虛擬為多臺(tái)邏輯上的I/O設(shè)備供多個(gè)用戶使用，每個(gè)用戶可以占用一臺(tái)邏輯上的I/O設(shè)備，實(shí)現(xiàn)I/O設(shè)備的共享。7、動(dòng)態(tài)分區(qū)管理中查找空閑區(qū)的算法有哪些？答：l 首次適應(yīng)算法（first fit）。首次適應(yīng)算法又稱最先適應(yīng)算法，該算法要求空閑區(qū)按地址大小遞增的次序排列。在進(jìn)行內(nèi)存分配時(shí)，從未分配區(qū)表（或空閑區(qū)鏈）開始位置順序查找，直到找到第一個(gè)能滿足其大小要求的空閑區(qū)為止。l 循環(huán)首次適應(yīng)算法（next fit）。循環(huán)首次適應(yīng)算法又稱下次適應(yīng)算法，它是首次適應(yīng)算法的變形。該算法是從上次找到的空閑區(qū)的下一個(gè)空閑區(qū)開始查找，直到找到第一個(gè)能

12、滿足其大小要求的空閑區(qū)為止。l 最佳適應(yīng)算法（best fit）。最佳適應(yīng)算法要求空閑區(qū)按容量大小遞增的次序排列。在進(jìn)行內(nèi)存分配時(shí)，從未分配區(qū)表（或空閑區(qū)鏈）開始位置順序查找，直到找到第一個(gè)能滿足其大小要求的空閑區(qū)為止。l 最壞適應(yīng)算法（worst fit）。最壞適應(yīng)算法要求空閑區(qū)按容量大小遞減的次序排列。在進(jìn)行內(nèi)存分配時(shí)，先檢查未分配區(qū)表（或空閑區(qū)鏈）中的第一個(gè)空閑區(qū)，若第一個(gè)空閑區(qū)小于作業(yè)所要求的大小，則分配失?。环駝t從該空閑區(qū)中劃出與作業(yè)大小相等的一塊內(nèi)存空間分配給請(qǐng)求者，余下的空閑區(qū)仍然留在未分配區(qū)表（或空閑區(qū)鏈）中。1.4 解答題1、分頁存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，假設(shè)某進(jìn)程的頁表內(nèi)容如下表所示

13、。頁面號(hào)頁框號(hào)中斷位0101H1102254H1頁面大小為4KB，一次內(nèi)存的訪問時(shí)間是100ns，一次快表的訪問時(shí)間是10ns，處理一次缺頁的平均時(shí)間為108ns（已含更新快表和頁表的時(shí)間），分配給該進(jìn)程的物理塊數(shù)固定為2，采用最近最少使用置換算法（LRU）和局部淘汰策略。假設(shè)快表初始為空；地址轉(zhuǎn)換時(shí)先訪問快表，若快表未命中，再訪問頁表（忽略訪問頁表之后的快表更新時(shí)間）；中斷位為0表示頁面不在內(nèi)存，產(chǎn)生缺頁中斷，缺頁中斷處理后可以直接讀取內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，而不需再次查詢快表或頁表。設(shè)有虛地址訪問序列2362H、1565H、25A5H。（1） 依次訪問上述三個(gè)虛地址，各需多少時(shí)間？（2） 基于上述訪

14、問序列，虛地址1565H的物理地址是多少？答：（1）分別是210 ns，108 ns，110 ns。（2）形成的物理地址是101565H。2、請(qǐng)求分頁系統(tǒng)中，設(shè)某進(jìn)程共有9個(gè)頁，分配給該進(jìn)程的內(nèi)存塊數(shù)為5，進(jìn)程運(yùn)行時(shí)，實(shí)際訪問頁面的次序是0，1，2，3，4，5，0，2，1，8，5，2，7，6，0，1，2。（1）采用FIFO頁面置換算法，列出其頁面置換次序和缺頁中斷次數(shù)，以及最后留駐內(nèi)存的頁號(hào)順序。（2）采用LRU頁面置換算法，列出其頁面置換次序和缺頁中斷次數(shù)，以及最后留駐內(nèi)存的頁號(hào)順序。答：（1）采用FIFO頁面置換算法訪問序列01234502185276012內(nèi)存塊1000005555555

15、77777內(nèi)存塊21111100000006666內(nèi)存塊3222222111111000內(nèi)存塊433333388888811內(nèi)存塊54444444222222淘汰的頁012345018因此，頁面淘汰順序?yàn)?、1、2、3、4、5、0、1、8，缺頁中斷次數(shù)為14次。最后留駐內(nèi)存的頁號(hào)順序?yàn)?、6、0、1、2。（2）采用LRU頁面置換算法訪問序列01234502185276012內(nèi)存塊100000555555555511內(nèi)存塊21111100000077777內(nèi)存塊3222222222222222內(nèi)存塊433333111116666內(nèi)存塊54444488888000淘汰的頁01340185因此，頁面

16、淘汰順序?yàn)?、1、3、4、0、1、8、5，缺頁中斷次數(shù)為13次。最后留駐內(nèi)存的頁號(hào)順序?yàn)?、7、2、6、0。3、設(shè)某計(jì)算機(jī)的邏輯地址空間和物理地址空間均為64KB，按字節(jié)編址。某進(jìn)程最多需要6頁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，頁的大小為1KB，操作系統(tǒng)為此進(jìn)程固定分配了4個(gè)頁框（頁框號(hào)分別為7、4、2、9），頁面的當(dāng)前分配情況如下所示： 頁面號(hào)頁框號(hào)裝入時(shí)間訪問位071301142301222001391601當(dāng)該進(jìn)程執(zhí)行到時(shí)刻260時(shí)，要訪問邏輯地址為17CAH的數(shù)據(jù)。 （1）該邏輯地址對(duì)應(yīng)的邏輯頁號(hào)是多少? （2） 若采用先進(jìn)先出(FIFO)頁面置換算法，求發(fā)生頁面置換后，該邏輯地址對(duì)應(yīng)的物理地址？要求給出計(jì)算過程。 （3）若采用時(shí)鐘(Clock)頁面置換算法，該邏輯地址對(duì)應(yīng)的物理地址是多少？要求給出計(jì)算過程。（設(shè)搜索下一頁的指針按順時(shí)針方向移動(dòng)，且當(dāng)前指向當(dāng)前2號(hào)頁框，示意圖如下所示） 3號(hào)頁面9號(hào)頁框2號(hào)頁面 2號(hào)頁框0號(hào)頁面7號(hào)頁框1號(hào)頁面4號(hào)頁框答：（1）17CAH 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制為：0001 0111 1100 1010, 頁的大小為1KB，所以