OS存储管理例题

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 C0000 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 C0000 10 10 0101 1100 页号=2 块号=4 000100 0001 00 10 0101 1100 1 2 5 C093C的地址变换： 0 A 5 C0000 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113C。9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22，214，146，618，270，490，492，168，96，128。（1）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=6.04ms10.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