操作系統(tǒng)內(nèi)存練習(xí)題及答案.pdf

首都師范大學(xué) 2010 2011 學(xué)年第一學(xué)期 操作系統(tǒng)內(nèi)存練習(xí)答案 Capital Normal University fall semester of 2010 2011 Exercises for Memory Management Answer Name Id number 姓名 學(xué)號(hào) 毛 題號(hào) 一 二 總分 得分 一 選擇題 一 選擇題 本大題共 30 個(gè)小題 每小題 2 分 共 60 分 在給出的四個(gè)選項(xiàng)中 只有一項(xiàng)是符合題意的 把 所選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi) 得分評卷人 1 下列關(guān)于存儲(chǔ)器管理功能的論述中 和 是正確的 即使在多道程序設(shè)計(jì)的環(huán)境下 用戶也能設(shè)計(jì)用物理地址直接訪問內(nèi)存的程 序 內(nèi)存分配最基本的任務(wù)是為每道程序分配內(nèi)存空間 其所追求的主要目 標(biāo)是提高存儲(chǔ)空間的利用率 為了提高內(nèi)存保護(hù)的靈活性 內(nèi)存保護(hù)通常由 軟件實(shí)現(xiàn) 交換技術(shù)已不是現(xiàn)代操作系統(tǒng)中常用的技術(shù) 地址映射是指 將程序空間中的邏輯地址變?yōu)閮?nèi)存空間的物理地址 虛擬存儲(chǔ)器是物理上擴(kuò) 充內(nèi)存容量 A B C D 2 提高內(nèi)存利用率主要是通過內(nèi)存分配功能實(shí)現(xiàn)的 內(nèi)存分配的基本任務(wù)是 為每道程序 使每道程序能在不受干擾的環(huán)境下運(yùn)行 主要是通過 功能實(shí)現(xiàn)的 分配內(nèi)存 內(nèi)存保護(hù) 地址映射 對換 內(nèi)存擴(kuò)充 邏輯地址到物理地址的變換 內(nèi)存到外存間交換 允許用戶程序的 地址空間大于內(nèi)存空間 A B C D 3 靜態(tài)重定位是在作業(yè)的 中進(jìn)行的 動(dòng)態(tài)重定位是在作業(yè)的 中進(jìn)行的 編譯過程 裝入過程 修改過程 執(zhí)行過程 A B C D 裝 訂 線 內(nèi) 請 勿 答 題 裝 訂 線 內(nèi) 請 勿 答 題 第 1 頁 共 8 頁 4 靜態(tài)鏈接是在 進(jìn)行的 而動(dòng)態(tài)鏈接是在 或 進(jìn)行 的 其中在 進(jìn)行鏈接 可使得內(nèi)存利用率最高 編譯某段程序時(shí) 裝入某段程序時(shí) 調(diào)用某段程序時(shí) 緊湊時(shí) 即內(nèi)存緊縮 裝入程序之前 A B C D 5 由連續(xù)分配方式發(fā)展為分頁存儲(chǔ)管理方式 再由分頁系統(tǒng)發(fā)展為分段系 統(tǒng) 進(jìn)而又發(fā)展為段頁式系統(tǒng)的主要?jiǎng)恿κ?提高內(nèi)存利用率 提高系統(tǒng)吞吐量 滿足編程需要 既滿足編 程要求 又提高內(nèi)存利用率 A B C D 6 在動(dòng)態(tài)分區(qū)式內(nèi)存管理中 傾向于優(yōu)先使用低址部分空閑區(qū)的算法是 能使內(nèi)存空間中空閑區(qū)分布得較均勻的算法是 每次分配時(shí) 把既能滿足要求 又是最小的空閑區(qū)分配給進(jìn)程的算法是 最佳適應(yīng)算法 最壞適應(yīng)算法 首次適應(yīng)算法 循環(huán)首次適應(yīng) 算法 即 Next fit A B C D 7 在首次適應(yīng)算法中 要求空閑分區(qū)按 的順序形成空閑分區(qū)鏈 在 最佳適應(yīng)算法中是按 的順序形成空閑分區(qū)鏈 最壞適應(yīng)算法是按 的順序形成空閑鏈 空閑區(qū)起始地址遞增 空閑區(qū)起始地址遞減 空閑區(qū)大小遞增 空閑區(qū)大小遞減 A B C D 8 對外存對換區(qū)的管理應(yīng)以 為主要目標(biāo) 對外存文件區(qū)的管理應(yīng)以 為主要目標(biāo) 提高系統(tǒng)吞吐量 提高存儲(chǔ)空間的利用率 降低存儲(chǔ)費(fèi)用 提 高換入換出速度 A B C D 9 在頁式存儲(chǔ)管理中 其虛擬地址空間是 的 在段式存儲(chǔ)管理中 其虛擬地址空間是 的 在段頁式存儲(chǔ)管理中 其虛擬地址空間是 的 一維 二維 三維 層次 A B C D 第 2 頁 共 8 頁 10 在沒有快表的情況下 分頁系統(tǒng)每訪問一次數(shù)據(jù) 要訪問 次內(nèi) 存 分段系統(tǒng)每訪問一次數(shù)據(jù) 要訪問 次內(nèi)存 段頁式系統(tǒng)每訪問一次數(shù) 據(jù) 要訪問 次內(nèi)存 1 2 3 4 A B C D 11 通常情況下 在下列存儲(chǔ)管理方式中 支持多道程序設(shè)計(jì) 管理 最簡單 但存儲(chǔ)碎片多 使內(nèi)存碎片盡可能少 而且使內(nèi)存利用率最高 段式 頁式 段頁式 固定分區(qū) 可變分區(qū) A B C D 12 下述存儲(chǔ)管理方式中 會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部碎片的是 會(huì)產(chǎn)生外部碎片的 是 頁式和段式 頁式和段頁式 動(dòng)態(tài)分區(qū)方式和段式 動(dòng)態(tài)分區(qū) 方式和段頁式 A B C D 13 請求分頁存儲(chǔ)管理系統(tǒng) 若把頁面的大小增加一倍 則缺頁中斷次數(shù)的 變化為 A 減少一半 B 增加一倍 C 無變化 D 不確定 14 一個(gè)虛擬存儲(chǔ)器 其地址空間的大小等于 A 輔存的容量加上主存的容量 B 地址系統(tǒng)的字長所決定的容量 C 主存的容量 D 輔存的容量 15 從下列關(guān)于非虛擬存儲(chǔ)器的論述中 選出一條正確的論述 A 作業(yè)在運(yùn)行前 必須全部裝入內(nèi)存 運(yùn)行過程中也一直駐留內(nèi)存 B 作業(yè)在運(yùn)行前 不必全部裝入內(nèi)存 運(yùn)行過程中不必一直駐留內(nèi)存 C 作業(yè)在運(yùn)行前 不必全部裝入內(nèi)存 運(yùn)行過程中必須一直駐留內(nèi)存 D 作業(yè)在運(yùn)行前 必須全部裝入內(nèi)存 運(yùn)行過程中不必一直駐留內(nèi)存 16 虛擬存儲(chǔ)器的特征是基于 A 計(jì)算機(jī)的高速性 B 大容量的內(nèi)存 C 大容量的硬盤 D 局部性原理 17 實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器最關(guān)鍵的技術(shù)是 A 內(nèi)存分配 B 置換算法 裝 訂 線 內(nèi) 請 勿 答 題 C 請求調(diào)頁 段 D 對換空間管理 第 3 頁 共 8 頁 18 在請求分頁系統(tǒng)的頁表增加了若干項(xiàng) 其中狀態(tài)位供 參考 A 分配頁面 B 置換算法 C 程序訪問 D 換出頁面 19 在請求分頁系統(tǒng)的頁表增加了若干項(xiàng) 其中修改位供 參考 A 分配頁面 B 置換算法 C 程序訪問 D 換出頁面 20 在請求分頁系統(tǒng)的頁表增加了若干項(xiàng) 其中訪問位供 參考 A 分配頁面 B 置換算法 C 程序訪問 D 換出頁面 21 在請求分頁系統(tǒng)的頁表增加了若干項(xiàng) 外存始址供 參考 A 分配頁面 B 置換算法 C 程序訪問 D 換出頁面 22 在請求調(diào)頁系統(tǒng)中 若邏輯地址中的頁號(hào)超過頁表控制寄存器中的頁表 長度 則會(huì)引起 A 輸入 輸出中斷 B 時(shí)鐘中斷 C 越界中斷 D 缺頁中斷 23 在請求調(diào)頁系統(tǒng)中 若所需的頁不在內(nèi)存中 則會(huì)引起 A 輸入 輸出中斷 B 時(shí)鐘中斷 C 越界中斷 D 缺頁中斷 24 從下面關(guān)于請求分段存儲(chǔ)管理的敘述中 選出一條正確的敘述 A 分段的尺寸受內(nèi)存空間的限制 且作業(yè)總的尺寸也受內(nèi)存空間的限制 B 分段的尺寸受內(nèi)存空間的限制 但作業(yè)總的尺寸不受內(nèi)存空間的限制 C 分段的尺寸不受內(nèi)存空間限制 且作業(yè)總的尺寸不受內(nèi)存空間的限制 D 分段的尺寸不受內(nèi)存空間的限制 但作業(yè)總的尺寸受內(nèi)存空間的限制 25 測得某個(gè)請求調(diào)頁的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部分狀態(tài)數(shù)據(jù)為 CPU利用率 20 用 于對換空間的硬盤的利用率 97 7 其他設(shè)備的利用率 5 由此斷定系統(tǒng)出現(xiàn) 異常 此種情況下 能提高 CPU的利用率 A 安裝一個(gè)更快的硬盤 B 通過擴(kuò)大硬盤容量 增加對換空間 C 增加運(yùn)行進(jìn)程數(shù) D 減少運(yùn)行的進(jìn)程數(shù) 26 條件同上題 A 加內(nèi)存條 增加物理空間容量 B 增加一個(gè)更快速的 CPU C 增加其他更快的 IO設(shè)備 D 使用訪問速度更快的內(nèi)存條 27 抖動(dòng) 現(xiàn)象的發(fā)生是由 引起的 A 置換算法選擇不當(dāng) B 交換的信息量過大 C 內(nèi)存容量不足 D 請求頁式管理方案 第 4 頁 共 8 頁 28 下面哪種內(nèi)存管理方法有利于程序的動(dòng)態(tài)鏈接 A 分段存儲(chǔ)管理 B 分頁存儲(chǔ)管理 C 可變式分區(qū)管理 D 固定式分區(qū)管理 29 為使虛存系統(tǒng)有效地發(fā)揮其預(yù)期的作用 所運(yùn)行的程序應(yīng)具有的特性是 A 該程序不應(yīng)含有過多的 I O操作 B 該程序的大小不應(yīng)超過實(shí)際的內(nèi)存容量 C 該程序應(yīng)具有較好的局部性 Locality D 該程序的指令相關(guān)不應(yīng)過多 30 在請求調(diào)頁系統(tǒng)中 用戶程序凡未裝入過內(nèi)存的頁都應(yīng)從 調(diào) 入 A 系統(tǒng)區(qū) B 文件區(qū) C 緩沖 區(qū) D 對換區(qū) 四 綜合題 四 綜合題 本大題有 4小題 共 40分 1 在一個(gè)采用頁式虛擬存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中 有一用戶作業(yè) 它依次要訪問的 指令地址序列為 110 215 128 86 456 119 301 445 266 337 單位 字 若該作業(yè)的第 0 頁已經(jīng)裝入內(nèi)存 現(xiàn)分配給該作業(yè)的主存共 300 字 頁的 大小為 100 字 請回答下列問題 a 按 FIFO 調(diào)度算法將產(chǎn)生多少次缺頁中斷 缺頁中斷率為多少 b 按 LRU調(diào)度算法將產(chǎn)生多少次缺頁中斷 缺頁中斷率為多少 答案 采用 FIFO調(diào)度算法時(shí) 缺頁中斷率為 4 10 40 采用 LRU調(diào)度算法時(shí) 缺頁中斷率為 5 10 50 分析 本題給出的是具體的邏輯地址 要求根據(jù)頁面大小寫出虛頁號(hào) 從 而得出頁面蹤跡 計(jì)算時(shí)注意起始地址 假設(shè)邏輯地址從 0 開始 頁面大小為 100 字 可以求得頁面走向的虛頁號(hào)分別為 1 2 1 0 4 1 3 4 2 3 根據(jù)題意 0 頁已經(jīng)調(diào)入內(nèi)存 分配的內(nèi)存為 300 字 每頁 100 字 則分配給該進(jìn) 程的是 3 個(gè)頁框 那么 當(dāng)采用 FIFO調(diào)度算法時(shí) 其頁面置換如下表所示 虛頁號(hào) 1 2 1 0 4 1 3 4 2 3 A 1 2 2 2 4 4 3 3 3 3 B 0 1 1 1 2 2 4 4 4 4 C 0 0 0 1 1 2 2 2 2 缺頁 Y Y N N Y N Y N N N 得分評卷人 裝 訂 線 內(nèi) 請 勿 答 題 第 5 頁 共 8 頁 共缺頁 4 次 當(dāng)采用 LRU調(diào)度算法時(shí) 其頁面置換如下表所示 虛頁號(hào) 1 2 1 0 4 1 3 4 2 3 A 1 2 1 0 4 1 3 4 2 3 B 0 1 2 1 0 4 1 3 4 2 C 0 0 2 1 0 4 1 3 4 缺頁 Y Y N N Y N Y N Y N 共缺頁 5 次 2 在某個(gè)請求分頁管理系統(tǒng)中 假設(shè)某進(jìn)程的頁表內(nèi)容如下表所示 頁號(hào) 頁框 Page Frame 號(hào) 有效位 存在位 0 120H 1 1 0 2 850H 1 頁面大小為 4KB 一次內(nèi)存的訪問時(shí)間是 200ns 一次快表 TLB 的訪問 時(shí)間是 20ns 處理一次缺頁的平均時(shí)間為 10 9ns 己含更新TLB和頁表的時(shí)間 進(jìn)程的駐留集大小固定為二頁 采用最近最久未使用置換算法 LRU 和局部置 換策略 假設(shè) TLB初始為空 地址轉(zhuǎn)換時(shí)先訪問TLB 若TLB未命中 再訪 問頁表 忽略訪問頁表之后的TLB更新時(shí)間 有效位為 0 表示頁面不在內(nèi) 存 產(chǎn)生缺頁中斷 缺頁中斷處理后 返回到產(chǎn)生缺頁中斷的指令處重新執(zhí)行 設(shè)有虛地址訪問序列 2345H 1876H 258FH 請問 a 依次訪問上述三個(gè)虛地址 各需多少時(shí)間 給出計(jì)算過程 b 基于上述訪問序列 虛地址 1876H的物理地址是多少 請說明理由 答案 a 根據(jù)頁式管理的工作原理 應(yīng)先將頁號(hào)和頁內(nèi)位移地址分解出來 頁面 大小為 4KB 即 2 12 則得到頁內(nèi)偏移量占虛地址的低 12 位 那么頁號(hào)占剩余高 4 位 可得三個(gè)虛地址的頁號(hào)如下表 地址 頁號(hào) 頁內(nèi)位移 2345H 2 345H 1876H 1 876H 258FH 2 58FH 2345H 指令 頁號(hào)為 2 訪問快表 20ns 找不到頁框 因條件所給初始為空 需 要再到內(nèi)存訪問頁表 花費(fèi) 200ns 得到頁框號(hào) 合成物理地址后去主存取指令需 要花費(fèi) 200ns 總時(shí)間 20ns 200ns 200ns 420ns 1876H指令頁號(hào)為 1 訪問快表 20ns 不在TLB 訪問頁表 200ns 不在內(nèi)存 發(fā) 生缺頁中斷花費(fèi) 10 9ns 取得新頁框號(hào) 含TLB更新 合成物理地址后去主存取 指令需要花費(fèi) 200ns 總時(shí)間 20ns 200ns 10 9ns 200ns 109ns 258FH 指令 頁號(hào)為 2 訪問快表 因第一次訪問己將該頁號(hào)放入快表 因此花費(fèi) 20ns便可合成物理地址 訪問主存取指 200ns 共計(jì) 20ns 200ns 220ns 第 6 頁 共 8 頁 b 當(dāng)訪問虛地址 1876H 時(shí) 因不在內(nèi)存而產(chǎn)生缺頁中斷 因駐留集為二 頁 現(xiàn)在已有 0 頁和 2 頁在內(nèi)存 必須從中淘汰一個(gè)頁面 從而將新 1 頁調(diào)入內(nèi) 存 根據(jù) LRU 置換算法 0 頁和 2 頁除有效位以外的其它信息未知 但是 第 2 頁剛剛訪問過 其引用位應(yīng)剛置為 1 且時(shí)間間隔不長 根據(jù)最近最久未使用置換 算法 相比之下應(yīng)首先淘汰 0 號(hào)頁面 因此 1876H的對應(yīng)頁框號(hào)為 120H 由此可 得 1876H的物理地址為 120876H 3 某一臺(tái)計(jì)算機(jī)采用虛擬存儲(chǔ)管理技術(shù) 共有 6 個(gè)頁框 它們的進(jìn)入內(nèi)存時(shí)間 上次引用時(shí)間 引用位 R 存在位 P或稱有效位 及修改位 M 如下表所 示 其中時(shí)間單位為虛擬時(shí)間值 請問 當(dāng)采用 NRU FIFO LRU和 Clock 算法 將替換哪一頁 此時(shí) Clock 指針指向 0 頁 頁 進(jìn)入時(shí)間 上次引用時(shí)間 R P M 0 1380 4880 1 1 1 1 2890 3000 1 1 0 2 1100 3400 1 1 1 3 0080 2330 0 0 0 4 2440 4110 0 1 0 5 1950 2100 0 0 1 NRU算法淘汰的是第 4頁 FIFO算法淘汰的是第 2頁 LRU算法淘汰的是第 1頁 Clock 算法淘汰的是第 4頁 分析 NRU 算法是從那些最近一個(gè)時(shí)期內(nèi)未被訪問過的頁中選擇不需要回 寫磁盤的頁面淘汰掉 若都一樣則隨機(jī)選擇 從表中可以看出 R 位和 M 位均為 0 的頁面只有第 4 頁 故先淘汰 FIFO 算法是淘汰最先進(jìn)入內(nèi)存的頁面 由表中可以看到 第 3 頁進(jìn)入內(nèi)存的 時(shí)間最早 但是它已經(jīng)不在內(nèi)存了 P 位為 0 故重新選擇頁面 符合要求的是 第 2 頁 因此按 FIFO算法淘汰 2 頁 LRU 算法淘汰最近最久未使用的頁 由表中可以看到 第 5 頁的上次引用時(shí) 間最早 但是也已經(jīng)被淘汰了 繼續(xù)找 發(fā)現(xiàn)第 1 頁的上次引用時(shí)間最早 因 此 淘汰第 1 頁 Clock 算法只是根據(jù) R 位判斷 由于當(dāng)前指針指向了第 0 頁 其 R 位為 1 清 零后指向第 1 頁 依次清零直到第 4頁 故淘汰第 4 頁 裝 訂 線 內(nèi) 請 勿 答 題 第 7 頁 共 8 頁 4 某虛擬存儲(chǔ)器的用戶地址空間為 32 個(gè)頁面 每頁 1K 主存有 16K 假定 某時(shí)刻操作系統(tǒng)為用戶的第 0 1 2 3 頁分配的物理頁面為 5 10 4 7 見下 表 而該用戶的作業(yè)長度為 6 頁 試將十六進(jìn)制虛擬地址 0A