第四章部分習題答案.doc

習題四3、何謂靜態(tài)鏈接？何謂裝入時動態(tài)鏈接和運行時的動態(tài)鏈接？答：(1) 靜態(tài)鏈接。在程序運行之前，先將各目標模塊及它們所需的庫函數(shù)，鏈接成一個完整的裝配模塊，以后不再拆開。我們把這種事先進行鏈接的方式稱為靜態(tài)鏈接方式。(2) 裝入時動態(tài)鏈接。這是指將用戶源程序編譯后所得到的一組目標模塊，在裝入內(nèi)存時，采用邊裝入邊鏈接的鏈接方式。(3) 運行時動態(tài)鏈接。這是指對某些目標模塊的鏈接，是在程序執(zhí)行中需要該(目標)模塊時，才對它進行的鏈接。 6、為什么要引入動態(tài)重定位？如何實現(xiàn)？答：（1）在連續(xù)分配方式中，必須把一個系統(tǒng)或用戶程序裝入一連續(xù)的內(nèi)存空間。如果在系統(tǒng)中只有若干個小的分區(qū)，即使它們?nèi)萘康目偤痛笥谝b入的程序，但由于這些分區(qū)不相鄰接，也無法把該程序裝入內(nèi)存。這種不能被利用的小分區(qū)稱為“零頭”或“碎片”。為了消除零頭所以要引入動態(tài)重定位。（2）在動態(tài)運行時裝入的方式中，作業(yè)裝入內(nèi)存后的所有地址都仍然是相對地址，將相對地址轉換為物理地址的工作，被推遲到程序指令要真正執(zhí)行時進行。為使地址的轉換不會影響到指令的執(zhí)行速度，必須有硬件地址變換機構的支持，即須在系統(tǒng)中增設一個重定位寄存器，用它來存放程序(數(shù)據(jù))在內(nèi)存中的起始地址。程序在執(zhí)行時，真正訪問的內(nèi)存地址是相對地址與重定位寄存器中的地址相加而形成的。地址變換過程是在程序執(zhí)行期間，隨著對每條指令或數(shù)據(jù)的訪問自動進行的，故稱為動態(tài)重定位。 14、較詳細地說明引入分段存儲管理是為了滿足用戶哪幾方面的需要。答：1) 方便編程通常，用戶把自己的作業(yè)按照邏輯關系劃分為若干個段，每個段都是從0開始編址，并有自己的名字和長度。因此，希望要訪問的邏輯地址是由段名(段號)和段內(nèi)偏移量(段內(nèi)地址)決定的。2) 信息共享在實現(xiàn)對程序和數(shù)據(jù)的共享時，是以信息的邏輯單位為基礎的。比如，共享某個例程和函數(shù)。分頁系統(tǒng)中的“頁”只是存放信息的物理單位(塊)，并無完整的意義，不便于實現(xiàn)共享；然而段卻是信息的邏輯單位。由此可知，為了實現(xiàn)段的共享，希望存儲管理能與用戶程序分段的組織方式相適應。 3) 信息保護信息保護同樣是對信息的邏輯單位進行保護，因此，分段管理方式能更有效和方便地實現(xiàn)信息保護功能。4) 動態(tài)增長在實際應用中，往往有些段，特別是數(shù)據(jù)段，在使用過程中會不斷地增長，而事先又無法確切地知道數(shù)據(jù)段會增長到多大。前述的其它幾種存儲管理方式，都難以應付這種動態(tài)增長的情況，而分段存儲管理方式卻能較好地解決這一問題。 5) 動態(tài)鏈接動態(tài)鏈接是指在作業(yè)運行之前，并不把幾個目標程序段鏈接起來。要運行時，先將主程序所對應的目標程序裝入內(nèi)存并啟動運行，當運行過程中又需要調(diào)用某段時，才將該段(目標程序)調(diào)入內(nèi)存并進行鏈接?？梢姡瑒討B(tài)鏈接也要求以段作為管理的單位。 17、分頁和分段存儲管理有何區(qū)別？答：(1) 頁是信息的物理單位，分頁是為實現(xiàn)離散分配方式，以消減內(nèi)存的外零頭，提高內(nèi)存的利用率。段則是信息的邏輯單位，它含有一組其意義相對完整的信息。分段的目的是為了能更好地滿足用戶的需要。 (2) 頁的大小固定且由系統(tǒng)決定，由系統(tǒng)把邏輯地址劃分為頁號和頁內(nèi)地址兩部分，是由機器硬件實現(xiàn)的，因而在系統(tǒng)中只能有一種大小的頁面；而段的長度卻不固定，決定于用戶所編寫的程序，通常由編譯程序在對源程序進行編譯時，根據(jù)信息的性質來劃分。(3) 分頁的作業(yè)地址空間是一維的，即單一的線性地址空間，程序員只需利用一個記憶符，即可表示一個地址；而分段的作業(yè)地址空間則是二維的，程序員在標識一個地址時，既需給出段名，又需給出段內(nèi)地址。 19、虛擬存儲器有哪些特征？其中最本質的特征是什么？答：多次性，對換性，虛擬性。其中最本質的特征是多次性。21、實現(xiàn)虛擬存儲器需要哪幾個關鍵技術？答：以分頁請求為例，請求分段和請求段頁式與此類似：1) 硬件支持主要的硬件支持有： 請求分頁的頁表機制，它是在純分頁的頁表機制上增加若干項而形成的，作為請求分頁的數(shù)據(jù)結構； 缺頁中斷機構，即每當用戶程序要訪問的頁面尚未調(diào)入內(nèi)存時，便產(chǎn)生一缺頁中斷，以請求OS將所缺的頁調(diào)入內(nèi)存； 地址變換機構，它同樣是在純分頁地址變換機構的基礎上發(fā)展形成的。 2) 實現(xiàn)請求分頁的軟件這里包括有用于實現(xiàn)請求調(diào)頁的軟件和實現(xiàn)頁面置換的軟件。它們在硬件的支持下，將程序正在運行時所需的頁面(尚未在內(nèi)存中的)調(diào)入內(nèi)存，再將內(nèi)存中暫時不用的頁面從內(nèi)存置換到磁盤上。 第四章補充習題1、某系統(tǒng)采用頁式存儲管理策略，擁有邏輯空間32頁，每頁為2KB，擁有物理空間1MB（1）寫出邏輯地址的格式。（頁號占高幾位，業(yè)內(nèi)地址占低幾位，總共多少位）（2）若不考慮訪問權限等，進程的頁表項有多少項？每項至少有多少位？（3）如果物理空間減少一半，頁表結構應相應作怎樣的改變？答：（1）該系統(tǒng)擁有邏輯空間32頁，故邏輯地址中頁號必須用5位來描述，而每頁為2KB，因此，頁內(nèi)地址必須用11位來描述。這樣，可得到它的邏輯地址格式為：第0位到第10位為頁內(nèi)地址，第11位到第15位為頁號，總共16位。（2）每個進程最多有32個頁面，因此，進城的頁表項最多為32項；若不考慮訪問權限等，則每個頁表項中只需給出頁所對應的物理塊號。1MB的物理空間可分為220/211=29個內(nèi)存塊，故每個頁表項至少9位。（3）若物理空間減少一半，則頁表中頁表項數(shù)仍不變，但每項的長度可減少1位。2、已知某分頁系統(tǒng)，主存容量為64KB，頁面大小為1KB。對于一個4頁大的作業(yè)，其0，1，2，3頁分別被分配到主存的2、4、6、7塊中。（1）將十進制的邏輯地址1023，2500，3500，4500轉換成物理地址。（2）以十進制的邏輯地址1023為例畫出地址變換過程圖。答：（1）對于上述邏輯地址，可先計算出它們的頁號和頁內(nèi)地址（邏輯地址除以頁面大小得到的商為頁號，余數(shù)為頁內(nèi)地址），然后通過頁表轉換成對應的物理地址：邏輯地址1023。1023/1K，得到頁號為0，頁內(nèi)地址為1023，查頁表找到對應的物理塊號為2。故物理地址為2*1K+1023=3071。邏輯地址2500。2500/1K，得到頁號為2，頁內(nèi)地址為452，查頁表找到對應的物理塊號為6。故物理地址為6*1K+452=6596。邏輯地址3500。3500/1K，得到頁號為3，頁內(nèi)地址為428，查頁表找到對應的物理塊號為7。故物理地址為7*1K+428=7596。邏輯地址4500。4500/1K，得到頁號為4，頁內(nèi)地址為404，因頁號大于頁表長度，故產(chǎn)生越界中斷。越界邏輯地址1023物理地址3071頁表寄存器3210頁號N內(nèi)存塊號頁表始址頁表長度410230102322467+3、已知某系統(tǒng)頁面長4KB，每個頁表項為4B，采用多層分頁策略映射64位的用戶地址空間。若限定最高頁表只占1頁，則它可采用幾層分頁策略？答：由題意可知，該系統(tǒng)的用戶地址空間為264B，而頁的大小為4KB，故一作業(yè)最多可有264/212（即252）個頁，其頁表的大小則為252*4（即254）B。因此，又可將頁表分成242個頁表頁，并為它建立兩級頁表，兩級頁表的大小為244B。依次類推，可知道它的3、4、5、6級頁表的長度分別是234B、224B、214B、24B，故必須采取6層分頁策略。4、在采用局部置換策略的請求分頁系統(tǒng)中，分配給某個作業(yè)的內(nèi)存塊數(shù)為4，其中存放的四個頁面的情況如下表所示。設表中的所有數(shù)字均為十進制數(shù)，所有時間都是從進程開始運行時從0開始計數(shù)的時鐘數(shù)。請問，如果系統(tǒng)采用下列置換算法，將選擇哪一頁進行換出？（1）FIFO算法；（2）LRU算法；（3）改進的Clock算法。物理塊虛頁號裝入時間最后一次訪問時間訪問位修改位0260157011116016110202615800332016311答：分析：FIFO算法選擇最先裝入內(nèi)存的頁面進行換出；LRU算法即選擇最近最長時間沒被使用的頁面進行換出；改進的Clock算法優(yōu)先選擇訪問位和修改位為0的頁面進行換出。所以，F(xiàn)IFO算法選擇的換出頁面是物理塊3中的第3頁。算法選擇的換出頁是物理塊中的第頁。改進算法選擇的換出頁是物理塊中的第頁。5、某虛擬存儲器的用戶空間共有32個頁面，每頁1KB，主存16KB。假定某時刻系統(tǒng)為用戶的第0、1、2、3頁分配的物理塊號為5、10、4、7，而該用戶作業(yè)的長度為6頁，試將十六進制的虛擬地址0A5C、103C、1A5C轉換成物理地址。答：由題目所給出條件可知，該系統(tǒng)的邏輯地址有位，其中高位為頁號，低位為頁內(nèi)地址；物理地址有位，其中高位為塊號，低位為塊內(nèi)地址。另外，由于題目中給出的邏輯地址是進制數(shù)，故可先將其轉換成二進制數(shù)以直接獲得頁號和頁內(nèi)地址，再完成地址的轉換。(1) 邏輯地址（0A5C）16的頁