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操作系统存储器管理作业

一、填空题

1.某基于动态分区存储管理的计算机,其主存容量为55Mb(初始为空),采用最佳适配(Best Fit)算法,分配和释放的顺序为:分配15Mb,分配30Mb,释放15Mb,分配8Mb,分配6Mb,此时主存中最大空闲分区的大小是( B )

A.7Mb

B.9Mb

C.10Mb

D.15Mb

2.某计算机采用二级页表的分页存储管理方式,按字节编制,页大小为210字节,页表项大小为2

操作系统存储器管理作业

逻辑地址空间大小为210页,则表示整个逻辑地址空间的页目录表中包含表项的个数至少是(B )

A.64

B.128

C.256

D.512

3.某计算机系统中有8台打印机,有K个进程竞争使用,每个进程最多需要3台打印机。该系统可能会发生死锁的K的最小值是(C )

A. 2

B. 3

C. 4

D. 5

4.分区分配内存管理方式的硬件保护措施是( A )

A.界地址保护 B.程序代码保护 C.数据保护 D.保护键法

5.一个分段存储管理系统中,地址长度为32位,其中段号占8位,则最大段长是( C ) A.28字节 B.2 16字节 C.2 24字节 D.2 32字节

6.采用动态重定位方式装入的作业,在执行中允许(C )将其移动。

A.用户有条件地

B.用户无条件地

C.操作系统有条件地

D.操作系统无条件地

7.分页式存储管理中,地址转换工作是由(A )完成的。

A.硬件

B.地址转换程序

C.用户程序

D.装入程序

8. 虚拟存储器的最大容量是由(A )决定的。

A.计算机系统的地址结构和外存空间B.页表长度

C.内存空间D.逻辑空间

9. 在段式存储管理中,一个段是一个(B )区域。

A.定长的连续B.不定长的连续

C.定长的不连续D.不定长的不连续

10. 在下述存储管理技术中,(D )处理不当会产生抖动。

A.固定分区B.可变分区C.简单分页D.请求分页

二、辨析题,错误的请给出原因。

1.交换扩充了主存,因此,交换也实现了虚拟存储器。(错)

交换技术与非连续存放技术、地址变换等技术相结合,才能构成虚拟存储器。

2. 在请求分页系统中,为了实现请调一页的功能,在页表中必须增加二个数据项,它们是中断位和访问位。(错)

错。应为中断位和辅存地址。

3.虚拟存储器是利用操作系统产生的一个假想的特大存储器,是逻辑上扩充了内存容量,而物理内存的容量并未增加。(对)

4.静态页式管理可以实现虚拟存储。(错)

静态页式管理不能实现虚存,这是因为静态页式管理要求进程或作业在执行前全部被装入内存,作业或进程的大小仍然受内存可用页面数的限制。

5.分页存储管理中程序的执行速度慢于分区存储管理。(对)

三、简答题

1.在虚拟段式存储系统中,引入了段的动态链接。

①试说明为什么引入段的动态链接。

(1)在作业装入内存运行前,应将各个目标程序定位后装入作业的地址空间,形成可执行程序的链接,称为静态链接。静态链接常常因为目标程序个数多而花费大量的CPU时间,而实际运行时又常常只用到其中的部分模块,因而也造成了存储空间的浪费。动态链接是作业运行时先装入主程序,运行过程中需要某模块时,再将该模块的目标程序调入内存并进行链接,它克服了静态链接的不足。

②请给出动态链接的一种实现方法。

(2)分段存储管理就是最典型的动态链接。分段管理允许用户将作业按逻辑关系进行自然分段,各段的大小可以不同。逻辑段内的地址是由两部分组成的(s: 段号,d:段内位移量),即分段地址空间是用户定义的三维空间。内存分配以段为单位,段可以在作业运行过程中根据请求而动态链接和装入。

2.具有两级页表的页式存储管理与段页式存储管理有何差别?

具有两级页表的页式存储管理的地址空间依然是一维的,两级页的划分对于进程来说都是透明的。而段负式存储管理的地址空间是二维的,用户能感觉到段的划分。

3.什么叫地址重定位?动态地址重定位的特点是什么?

答:地址重定位是根据程序运行时分配到的物理地址空间,将程序中逻辑地址转换为物理地址的过程。

动态地址重定位的特点有:

(1)动态重定位的实现要依靠硬件硬件地址变换机构,存储管理的软件算法比较复杂;

(2)程序代码是按原样装入内存的,重定位产生的物理地址存放在内存地址寄存器中,因此在重定位的过程中代码不会发生变化;

(3)同一代码中的同一逻辑地址,每执行到一次都需要重定位一次;

(4)只要改变基地址,就可以很容易地实现代码在内存中的移动;

(5)动态重定位可以将程序分配到不连续的存储区中;

(6)实现虚拟存储器需要动态重定位技术的支持。

4.为什么说分段系统较之分页系统更易于实现信息共享和保护?如何实现。

(1)在分页和分段存储管理系统中,多个进程并发运行,共享同一内存块里的程序或数据时可行的。为了实现共享,必须在各共享者的段表或页表中分别有指向共享内存块的表目。

(2)对分段式系统,被共享的程序或数据可作为单独的一段,在物理上它是一段,在不同的进程中,可以对应不同的逻辑段,相对来说比较容易实现。

(3)对分页管理,则要困难得多。首先,必须保证被共享的程序或数据占有整个块,以便与非共享部分分开。其次,用于共享程序或数据被多个进程访问,所以每个进程对共享程序或数据的访问都应该是有限制条件的。

(4)因此,从共享和保护的实现上来看,须共享的程序段或数据段是一个逻辑单位,而分段存储管理中被共享的程序或数据作为一个整体(一段),实现共享和保护就方便得多。

(5)分段系统的共享是通过两个(或多个)进程的段表将不同进程的逻辑段指向同一个物理段来实现的。每段设置访问方式,就可以实现段的保护。

5.分页存储管理与分段管理的主要区别是什么?提出分页管理和分段管理的目的分别是什么?

主要区别:

(1)分页是一维连续逻辑地址空间;分段是二维逻辑地址空间;

(2)页是信息的物理单位,是面向系统的,页内的信息逻辑上可能是不完整的;段是信息的逻辑单位,是面向用户的,段内的信息在逻辑上是完整的;

(3)页的大小固定,由系统划分,对用户透明;对于段,段长可变,用户可见,适于动态链接和共享,便于存储保护;

(4)分页存储管理以页长为单位分配空间,以页为单位进行交换,存在内零头,不需要紧凑技术;分段管理以段长为单位分配空间,以段为单位进行交换,存在外零头,需采用紧凑技术。

提出分页管理的目的是为了提高内存空间的利用率;提出分段管理的目的除了可以提高内存空间的利用率(相对分区管理而言)外,主要是为了更好地实现程序的共享和动态链接,方便用户编程。

四、解答题

1.设某计算机的逻辑地址空间和物理地址空间均为64KB,按字节编址。某进程最多需要6页数据存储空间,页的大小为1KB,操作系统采用固定分配局部置换策略为此进程分配4个页框。

操作系统存储器管理作业

当该进程执行到时刻260时,要访问逻辑地址为17CAH的数据。请回答下列问题:

(1)、该逻辑地址对应的页号时多少

(1)17CAH 转换为二进制为:0001 0111 1100 1010, 页的大小为1KB,所以页内偏移为10位,于是前6位是页号,所以其页号为0001 01,转换为10进制为5,所以,17CA对应的页号为5。

(2)、若采用先进先出(FIFO)置换算法,该逻辑地址对应的物理地址?要求给出计算过程。(2)若采用先进先出置换算法,则被置换出的页号对应的页框号是7,因此对应的二进制物理地址为:0001 1111 1100 1010,转换为16进制位的物理地址为1FCAH。

(3)、采用时钟(Clock)置换算法,该逻辑地址对应的物理地址是多少?要求给出计算过程。(设搜索下一页的指针按顺时针方向移动,且指向当前2号页框,示意图如下)

操作系统存储器管理作业

(3)若采用时钟算法,且当前指针指向2号页框,则第一次循环时,访问位都被置为0,在第二次循环时,将选择置换2号页框对应的页,因此对应的二进制物理地址为:0000 1011 1100 1010,转换为16进制物理地址为0BCAH。

2.请求分页管理系统中,假设某进程的页表内容如下表所示。

页表内容

操作系统存储器管理作业

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①TLB初始为空;②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);③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)根据页式管理的工作原理,应先考虑页面大小,以便将页号和页内位移分解出来。页面大小为4KB,即212,则得到页内位移占虚地址的低12位,页号占剩余高位。可得三个虚地址的页号P如下(十六进制的一位数字转换成4位二进制,因此,十六进制的低三位正好为页内位移,最高位为页号):

2362H:P=2,访问快表10ns,因初始为空,访问页表100ns得到页框号,合成物理地址后访问主存100ns,共计10ns+100ns+100ns=210ns。

1565H:P=1,访问快表10ns,落空,访问页表100ns落空,进行缺页中断处理108ns,合成物理地址后访问主存100ns,共计10ns+100ns+108ns+100ns≈108ns。

25A5H:P=2,访问快表,因第一次访问已将该页号放入快表,因此花费10ns便可合成物理地址,访问主存100ns,共计10ns+100ns=110ns。

(2)当访问虚地址1565H时,产生缺页中断,合法驻留集为2,必须从页表中淘汰一个页面,根据题目的置换算法,应淘汰0号页面,因此1565H的对应页框号为101H。由此可得1565H的物理地址为101565H。