OS存储管理例题.pdf

1请求分页管理系统中，假设某进程的页表内容如下表所示：页号页框（ Page Frame）号有效位（存在位） 0 101H 1 1 0 2 254H 1 页面大小为4KB，一次内存的访问时间是100ns，一次快表（ TLB）的访问时间是10ns，处理一次缺页的平均时间为108ns （已含更新TLB和页表的时间） ， 进程的驻留集大小固定为2，采用最近最少使用置换算法（LRU ）和局部淘汰策略假设TLB 初始为空；地址转换时先访问 TLB，若 TLB 未命中，再访问页表（忽略访问页表之后的TLB更新时间）；有效位为 0 表示页面不在内存，产生缺页中断， 缺页中断处理后，返回到产生缺页中断的指令处重新执行设有虚地址访问序列2362H ， 1565H ， 25A5H 请问：（1）依次访问上述三个虚地址，各需多少时间？给出计算过程2）基于上述访问序列，虚地址1565H的物理地址是多少？请说明理由1) 因为每页大小为4KB， 2362H对应的页号为2，该页在内存中，但TLB为空，所以：所以 =10ns（访 TLB）+100ns（访页表） +100ns（访内存单元）=210ns 1565H对应页号为1，不在内存中， 产生缺页中断， 缺页中断处理后返回到产生缺页中断指令处重新执行，需要再访问一次TLB 所以 =10ns(TLB)+100ns( 页表 )+100000000ns （调页） +10ns（ TLB ）+100ns（访问内存单元） =100000220ns 25A5H对应页号为2，在内存， TLB命中所以 =10ns(TLB)+100ns( 访问内存单元)=110ns （2）1565H物理地址 =101565H 因为 2 号页面刚被访问，不会被置换，因此用101 页框。

2虚拟存储管理系统的基础是程序的局部性理论此理论的基本含义是A 局部性有两种表现形式：时间局部性和B 它们的意义分别为C 和D 根据局部性理论，Denning提出了 E A、B：（1）程序执行时对主存的访问是不均匀的（2）代码的顺序执行（3）变量的连续访问（4）指令局部性（5）数据局部性（6）空间局部性C、D：（1）最新被访问的单元，很可能在不久的将来还要被访问2）最近被访问的单元，很可能它附近的单元也即将被访问3）结构化程序设计，很少出现转移语句4）程序中循环语句的执行时间一般很长5）程序中使用的数据在各子程序中具有局部性E：（1）Cache结构的思想（2）工作集理论（3）最近最少使用（LRU ）页面转移法（4）先进先出（ FIFO）页面置换算法A（1） B （ 6） C （1） D （2） E （2）3在多用户环境中为了实现多用户之间的隔离，必须采取措施内存保护4程序经编译或汇编以后形成目标程序，其中的指令顺序是以0 作为参考地址进行编址的，这些地址称为逻辑地址（虚拟地址）5在操作系统的存储管理中，存储共享既可以节省主存空间，又可以提高多道程序的并行度6把程序地址空间中使用的逻辑地址变成内存中物理地址称为。

A、加载 B、物理化 C、重定位 D、逻辑化7在现代计算机系统中，存储器是十分重要的资源，能否合理有效地使用存储器，在很大程度上反映了操作系统的性能，并直接影响到整个计算机系统作用的发挥试回答：（1）主存利用率不高主要表现在哪几种形式？（2）可以通过哪些途径来提高主存利用率？（1）1）内存中存在着大量分散、难以利用的碎片2）暂时或长期不能运行的程序和数据占据了大量的内存空间3）在作业大时内存中只能装入少量作业，当它们处于阻塞状态将CPU闲置，从而降低了内存利用率4）内存中存放着重复的副件2）1）采用离散分配方式（如分页），减少内存碎片2）增加对换机制， 将暂时不用的程序和数据换出到外存，以腾出内存空间给其他进程使用3）采用虚拟存储管理技术，增加内存中并发进程数目4）引入动态装入和链接技术，只将需要的部分装入内存5）提供存储共享能力，减少内存中重复副件的存在8某虚拟存储器的用户空间共有32 个页面，每页1KB ，主存 16KB 假定某时刻系统为该用户的第 0、1、 2、3 页分别分配的物理块号为5、10、4、7，试将虚拟地址0AC、1A5C和093C变换为物理地址在此情况下，地址字长为位（） ，高位为页号，后位页内地址，虚拟地址0AC对应的二进制表示为：0 A 5 C 0000 1010 0101 1100 把它分成页号（000010）和 (1001011100) 两部分，这里页号为2，其对应的块号为4（000100） ，把它和页内地址结合起来，得到真正的物理地址（0001 0010 0101 1100）, 即125C,如下图所示。

0 A 5 C 0000 10 10 0101 1100 页号 =2 块号 =4 000100 1 2 5 C 093C的地址变换： 0 A 5 C 0000 10 01 0011 1100 页号 =2 块号 =4 000100 0001 00 01 0011 1100 1 1 3 C 所以 093C对应的物理地址为113C9在一个虚拟存储器中，主存容量400B，划分为 4 页，采用 LRU 页面置换算法虚地址流为 22，214，146，618， 270，490，492，168，96，1281）写出虚页地址流2）画出实存中的调度过程示意图（即“实存状况图”，并规定优先进入编号较小的实页）（3）写出实地址流4）计算命中率5）假定主存的访问周期为100ns，辅存的访问周期为10ms ，求系统的平均有效访问周期1）主存容量为400B，划分为4 页，即每页大小为100B虚页地址流为： 0，2，1，6，2，4，4，1，0， 1 （2）（3）实地址流 22，114，246，318，170，90，92，268，396，228 (4) 命中率 =4/10=40% (5)p 为缺页率， ma为主存访问周期。

缺页中断时间为10ms. 访问时间 =（ 1-P） * ma+p* 缺页中断时间 =（1-60%）*0.1+60%*10 =0.04+6=6.04ms 0001 00 10 0101 1100 10. 有一个请求页式系统，整数占4 个字节，页大小为256 字节，使用LRU页面替换算法，每个进程分配3 个物理块一个进程执行下列代码：int a=new int 200200; int i=0; int j=0; while (i+200) j=0; while (j+200) aij=0; 这段代码占用第0 页，由于每条指令都访问第0 页，所以第0 页总是被换人变量i 和 j都存储在快速寄存器里1）假设数组的所有元素都存储在连续的内存区域中，那么数组需要多少页？（2）这个程序将产生多少个缺页？( 3) 上题中，如果编写如下程序将会产生多少个缺页？int a=new int 200200; int i=0; int j=0; while (i+200) j=0; while (j+200) aji=0; 11. 考虑一个由8 页，且每页1KB组成的地址空间，如果内存被划分成32 块，试问：（1）逻辑地址的有效位是多少？（2）物理地址需多少位？（1）23*210=213，共需 13 位。

2）32=25,25*210=215，共需 15 位12. 某系统使用两级页表，页的大小是212字节，虚地址是32 位，地址的前8 位用做一级页表的索引1）有多少位用来指定二级索引？(2) 一级页表中有多少项？（3）二级页表中有多少项？（4）虚地址空间中有多少项？解： （1）32- （8+12）=12 位（2）28，8 位可以指定256 项3）212,12 位可以指定4096 项4）220,28个一级页表项的每个页表项都访问有212项的二级页表28*212=220，即 1M项13. 某计算机由32 位虚地址空间，且页的大小是1024 字节每个页表项长4 字节因为每个页表都必须包含在一页中，所以使用多级页表问一共需要多少级？答：一张页表能包含1024/4=256=28个页表项页的大小为210，所以用32-10=22 位指定页号每一级页表能处理22 位中的 8 位，所以总共需要3 级有两级页表有28个页表项，另一级只有 26个14. 在某段页式系统中，虚地址空间包含了8 个段， 段长为 229字节 硬件将每个段分成大小为 256 字节的页问虚地址中有多少位用于指定：（1）段号（2）页号（3）页内偏移量（4）整个虚地址解： （1）3 位 23=8 （2）21 位 229/28=221（3）8 位 28=256 （4）32 位 3+21+8=32 。