计算机操作系统典型例题解析之四

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1、计算机操作系统典型例题解析之四【例1】可变分区存储管理系统中，若采用最佳适应分配算法，“空闲区表”中的空闲区可按（A ）顺序排列。A、长度递增B、长度递减C、地址递增D、地址递减分析：最佳适应算法要求每次都分配给用户进程能够满足其要求的空闲区中最小的空闲区， 所以为了提高算法效率，我们把所有的空闲区，按其大小以递增的顺序形成一空闲分区链。 这样，第一个找到的满足要求的空闲区，必然是符合要求中最小的。所以本题的答案是A。【例2】虚拟存储技术是（B）oA、扩充主存物理空间技术 B、扩充主存逻辑地址空间技术C、扩充外存空间的技术 D、扩充输入/输出缓冲区技术分析：所谓虚拟存储器，是指仅把作业的一部分

2、装入内存便可运行作业的存储器系统。具体地说，所谓虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。 实际上，用户所看到的大容量只是一种感觉，是虚的，故称之为虚拟存储器。虚拟存储技术是一种性能非常优越的存储器管理技术、故被广泛地应用于大、中、小型机器和微型机中。所以本题的答案是Bo【例3】很好地解决了“零头”问题的存储管理方法是（ A ）oA、分页存储管理方式B、分段存储管理方式 C、多重分区管理D、可变式分区管理分析：“零头”也就是内存碎片，是指内存中无法被利用的小空闲区。在有些内存管理 方式下，系统运行一段时间后，内存的碎片会占据相当的数量的空间。分段存

3、储管理方式、 多重分区管理、可变式分区管理都会因为内存分配回收产生“零头”，而分页存储管理方式，按事先划分好的内存块为单位分配回收内存，所以不会产生“零头”。所以本题的答案是 A【例4】系统“抖动”现象的发生是由（B ）引起的。A、交换的信息量过大B、置换算法选择不当 C、内存容量不足D、请求分页管理方案分析：“抖动”现象是指刚被换出的页很快又要被访问，为此，又要换出其他页，而该页又 很快被访问，如此频繁地置换页面， 以致大部分时间都花在页面置换上。交换的信息量过大，内存容量不足都不是引起系统“抖动”现象的原因，而选择的置换算法不当才是引起“抖动” 现象的根本原因，例如，先进先出算法就可能产生

4、“抖动”现象。所以本题的答案是Bo【例5】虚拟存储管理系统的基础是程序的（C）理论。A、全局性B 、虚拟性C局部性D 、动态性分析：虚拟存储技术是基于程序的局部性原理的，程序的局部性原理体现在两个方面： 时间局部性和空间局部性。 时间局部性是指一条指令被执行后，那么它可能很快会再次被执行，空间局部性是指若某一存储单元被访问，那么与该存储单元相邻的单元可能也会很快被访问。所以本题的答案是 Co【例6】简述页和段的区别。答：分页和分段有许多相似之处，但是在概念上两者完全不通，主要表现在：页是信息的物理单位， 分页是为了系统管理内存的方便而进行的，故对用户而言，分页是不可见的，是透明的；段是信息的逻

5、辑单位，分段是作业逻辑上的要求，对用户而言， 分段是可见的。页的大小是固定的，由系统决定；段的大小是不固定的，由用户作业本身决定。从用户角度看，分页的地址空间是一维的，而段的地址空间是二维的。【例7】内存保护是否可以完全由软件来实现？为什么？答：内存保护的主要任务是确保每道程序都只在自己的内存内运行。这就要求系统能对每条指令所访问的地址进行越界检查。若发生越界，系统应能立即发现，并发出越界中断请求，以终止该指令。若每次检查完全用软件来实现，则每执行一条指令，都要增加若干条指 令去执行越界的检查功能，这无疑将降低程序的执行速度，因此，越界检查通常由硬件实现，并使指令的执行与越界检查功能并行执行，

6、从而不使程序的运行速度降低。当然，对发现有越界后的处理需要与软件配合来完成。因此说内存保护功能是由硬件和软件共同完成的。【例8】用可变分区方式管理主存时，假定主存中按地址顺序依次有五个空闲区，空闲区的大小为 32K，10K，5K，228K，100K。现有五个作业 J1，J2, J3, J4和J5。它们各 需主存11K, 10K , 108K , 28K , 115K。若采用首次适应分配算法能把这五个作业按J1J5的次序全部装入主存吗？你认为按怎样的次序装入这五个作业可时主存空间的利用率最 高？答：最先适应分配算法能把这五个作业按J1J5的次序全部装入主存时，J1、J2分割第一个空闲区，剩 11

7、K; J3、J4分割第四个空闲区，剩 92K; J5无法装入，所以用最先适 应分配算法不能把这五个作业按J1J5的次序全部装入主存。如果先装入J3,装入第四个空闲区，剩余空间 120K ;再装入J5,装入第四个空闲区， 剩余空间5K ;再装入J4,装入第一个空闲区，剩余 4K ;再装入J1, J1装入第五个空闲区， 剩余空间104K ;再装入J2，装入第二个空闲区，这样效率最好。【例9】简述什么是覆盖？什么是交换？覆盖和交换的区别是什么？答：所谓覆盖，是指同一主存区可以被不同的程序段重复使用。通常一个作业由若干个功能上相互独立的程序段组成， 作业在一次运行时，也只用到其中的几段，利用这样一个事

8、 实，我们就可以让那些不会同时执行的程序段共用同一个主存区。所谓交换，就是系统根据需要把主存中暂时不运行的某个(或某些)作业部分或全部移到外存，而把外存中的某个 (或某些)作业移到相应的主存区，并使其投入运行。覆盖技术要求程序员必须把一个程序划分成不同的程序段，并规定好它们的执行和覆盖顺序，操作系统根据程序员提供的覆盖结构来完成程序之间的覆盖。覆盖主要在同一个作业或同一个进程内进行； 而交换主要是在进程或作业之间进行。 另外，覆盖只能覆盖那些与覆 盖程序段无关的程序段。【例10】对一个将页表放在内存中的分页系统：(1) 如果访问内存需要 0.2卩s，有效访问时间为多少？(2) 如果增加一个快表

9、，且假定在快表中找到页表项的几率高达90 %，则有效访问时间又是多少(假定查找快报需花的时间为0)?分析：每次访问数据时，若不使用快表，则需要两次访问内存，即先从内存的页表中读 出页对应的块号，然后再根据形成的物理地址去存取数据；使用快表时，若能从快表中直接找到对应的页表项，则可立即形成物理地址去访问相应的数据，否则，仍需两次访问内存。答： (1)有效访问时间为：2X 0.2=0.4卩s(2)有效访问时间为：0.9X 0.2+ (1 0.9)X 2X 0.2=0.22 卩 s【例11】某系统采用分页存储管理方式，拥有逻辑空间32页，每页2K,拥有物理空间1M。(1 )写出逻辑地址的格式。(2)

10、若不考虑访问权限等，进程的页表项有多少项？每项至少有多少位？ ( 3)如果物理空间减少一半，页表结构应相应作怎样的改变？答：该系统拥有逻辑空间 32页，故逻辑地址中页号必须用5位来描述；而每页为 2k,因此，页内地址必须用 11位来描述，这样可得到它的逻辑地址格式如下：1511 100页号页内位移(2)每个进程最多有32个页面，因此，进程的页表项最多为 32项；若不考虑访问权限等， 则页表项中只需给出页所对应的物理块号，1M的物理空间可分成 29个物理块，故每个页表项至少有9位。（3）如果物理空间减少一半，则页表中页表项数仍不变，但每项的长度可减少1位。【例12】在分页存储管理系统中，逻辑地址

11、的长度为16位，页面大小为4096字节，现有一逻辑地址为2F6AH且第0、1、2页依次存放在物理块 5、10、11中，问相应的物理地址 是多少？分析：在分页存储管理系统中进行地址转换时，地址变换机构将自动把逻辑地址转化为页号和页内地址，如果页号不小于页表长度，则产生越界中断；否则便以页号为索引去检索页表，从中得到对应的块号，并把块号和页内位移分别送入物理地址寄存器的块号和块内位移字段中，形成物理地址。答：由题目所给条件可知，分页存储管理系统的逻辑地址结构为：1512110页号页内位移逻辑地址2F6AH的二进制表示如下：0010 111101101010 页号 页内位移由此可知逻辑地址 2F6A

12、H的页号为2,小于页表长度 3,没有越界，该页存放在第 11个 物理块中，用十六进制表示块号为B，所以物理地址为 BF6AH。【例13】什么是虚拟存储器？如何实现分页虚拟存储管理系统？答：所谓虚拟存储器，是指仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的存储器系统。具体地说，所谓虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。要实现分页虚拟存储管理系统，首先要扩充页表，扩充后的页表是在原来页表的基础上发展起来的，包括以下内容：页号、物理块号、状态位、访问位、修改位、外存地址。其中 状态位表示该页是否已经调入内存；访问位表示该页在内存期间是否被访问过；修改位表示该

13、页在内存中是否被修改过，若未被修改，则在置换该页时就不需将该页写回到外存，以减少系统的开销和启动磁盘的次数；若已被修改，则在置换该页时必须把该页写回到外存，以保证外存中所保留的始终是最新副本；外存地址用于指出该页在外存上的地址，通常是物理块号，供调入该页时使用。另外，还要使用两项关键技术：请求调页技术和页面置换技术。【例14】在分页虚拟存储管理系统中， 为什么说一条指令执行期间可能产生多次缺页中断？答：因分页虚拟管理方式中，只要作业的部分页在内存，该作业就能执行，而在执行过程中发现所要访问的指令或者数据不在内存时，则产生缺页中断，将所需的页面调入内存。在分页虚拟存储管理系统中，一条指令（如Co

14、py A to B）可能跨了两个页，而其中要访问的操作数可能也跨了两个页。当要执行这类指令，而相应的页都不在内存时，就将产生多次缺页中断（如 Copy A to B可能产生6次缺页中断）。【例15】在分页虚拟存储管理系统中，假定系统为某进程分配了四个主存块（将开始4页先装入主存），页的引用顺序为：7，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，7，0，1，若采 用FIFO调度算法、LRU调度算法时分别产生多少次缺页中断？依次淘汰的页分是什么？答：按照先进先出算法的原则：当发生缺页中断时，将淘汰最先调入主存的页面:发生了 3次缺页中断，依次淘汰的页位7、1、4。【例16】现有一分页虚拟存取管理系

15、统，其页表保存在寄存器中。若有一个可用的空页或被替换的页未被修改，则它处理一个缺页中断需要8mso如果被替换的页已被修改，则处理一个缺页中断需要 20ms内存存取时间为1卩S。假定70%被替换的页被修改过，为保证有效存取时间不超过 2卩s,可接受的最大缺页率是多少？分析：因为页表放在寄存器里，所以访问页表的时间可以忽略不计。则存取时间就包括内存存取时间和处理缺页中断的时间。答：如果用P表示缺页率，则有效访问时间不超过2卩s可表示为：（1-p） X 1 卩 s + px （0.7 x 20ms+ 0.3 x 8ms+ 1 卩 s） 2 卩 s因此可计算出：pw 1/164000.00006练习题及参考答案一、单项选择题1. 位示图法可用于（C ）oA、页式虚拟存储管理中页面置换B、可变式分区存储管理中空闲区的分配和回收C、分页式存储管理中主存空闲块的分配和回收D、文件目录的查找2下列（A ）存储方式不能实现虚拟存储器。A、分区B、页式C、段式D、段页式3. 操作系统处理缺页中断时，选择一种好的调度算