操作系統(tǒng)第五版答案第7章內(nèi)存管理

1、第7章內(nèi)存管理復(fù)習(xí)題：7.1.內(nèi)存管理需要滿足哪些需求？答：重定位、保護(hù)、共享、邏輯組織和物理組織。為何需要重定位進(jìn)度的能力？答：以往狀況下，其實(shí)不可以早先知道在某個(gè)程序執(zhí)行時(shí)期會(huì)有哪個(gè)程序駐留在主存中。其他還希望經(jīng)過供給一個(gè)巨大的就緒進(jìn)度池，可以把活動(dòng)進(jìn)度換入和換出主存，以便使辦理器的利用率最大化。在這兩種狀況下，進(jìn)度在主存中的確切位置是不行預(yù)知的。7.3.為何不行能在編譯時(shí)實(shí)行內(nèi)存保護(hù)？答：因?yàn)槌绦蛟谥鞔嬷械奈恢檬遣恍姓雇?，因此在編譯時(shí)不行能檢查絕對(duì)位置來確保保護(hù)。而且，大多數(shù)程序設(shè)計(jì)語言同意在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行位置的動(dòng)向計(jì)算（好比，經(jīng)過計(jì)算數(shù)組下標(biāo)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的指針）。所以，一定在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)檢查進(jìn)

2、度產(chǎn)生的所有儲(chǔ)存器接見，以便保證它們只接見了分配給該進(jìn)度的儲(chǔ)存空間。7.4.同意兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)度接見進(jìn)度的某一特定地域的原由是什么？答：假如許多進(jìn)度正在執(zhí)行同一程序，則同意每個(gè)進(jìn)度接見該程序的同一個(gè)副本要比讓每個(gè)進(jìn)程有自己?jiǎn)为?dú)的副本更有優(yōu)勢(shì)。相同，合作完成同一任務(wù)的進(jìn)度可能需要共享接見同一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。7.5.在固定分區(qū)方案中，使用大小不等的分區(qū)有什么好處？答：經(jīng)過使用大小不等的固定分區(qū)：1.可以在供給很多分區(qū)的同時(shí)供給一到兩個(gè)特別大的分區(qū)。大的分區(qū)同意將很大的進(jìn)度所有載入主存中。2.因?yàn)樾〉倪M(jìn)度可以被放入小的分區(qū)中，從而減少了內(nèi)部碎片。7.6.內(nèi)部碎片和外面碎片有什么差別？答：內(nèi)部碎片是指因?yàn)楸?/p>

3、裝入的數(shù)據(jù)塊小于分區(qū)大小而以致的分區(qū)內(nèi)部所浪費(fèi)的空間。外面碎片是與動(dòng)向分區(qū)相關(guān)的一種現(xiàn)象，它是指在所有分區(qū)外的儲(chǔ)存空間會(huì)變?yōu)橛鷣碛嗟乃槠摹?.7.邏輯位置、相對(duì)位置和物理位置間有什么差別？答：邏輯位置是指與當(dāng)前數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的物理分配位置沒關(guān)的接見位置，在執(zhí)行對(duì)內(nèi)存的接見從前一定把它轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢砦恢?。相?duì)位置是邏輯位置的一個(gè)特例，是相關(guān)于某些已知點(diǎn)（以往是程序的開始處）的儲(chǔ)存單元。物理位置或絕對(duì)位置是數(shù)據(jù)在主存中的實(shí)質(zhì)位置。7.8.頁和幀之間有什么差別？答：在分頁系統(tǒng)中，進(jìn)度和磁盤上儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)被分成大小固定相等的小塊，叫做頁。而主存被分成了相同大小的小塊，叫做幀。一頁剛巧可以被裝入一幀中。7.

4、9.頁和段之間有什么差別？答：分段是細(xì)分用戶程序的另一種可選方案。采納分段技術(shù)，程序和相關(guān)的數(shù)據(jù)被劃分成一組段。盡管有一個(gè)最大段長(zhǎng)度，但其實(shí)不需要所有的程序的所有段的長(zhǎng)度都相等。習(xí)題：7.1.2.3節(jié)中列出了內(nèi)存管理的5個(gè)目標(biāo)，7.1節(jié)中列出了5中需求。請(qǐng)說明它們是一致的。答：重定位支持模塊化程序設(shè)計(jì)；保護(hù)保護(hù)和接見控制以及進(jìn)度阻隔；共享&保護(hù)和接見控制；邏輯組織支持模塊化程序設(shè)計(jì)；物理組織長(zhǎng)遠(yuǎn)儲(chǔ)存及自動(dòng)分配和管理.72考慮使用大小相均分區(qū)的固定分區(qū)方案。分區(qū)大小為2e16字節(jié)，儲(chǔ)存的大小為2e24字節(jié)。使用一個(gè)進(jìn)度表來包括每一個(gè)進(jìn)度對(duì)應(yīng)的分區(qū)。這個(gè)指針需要多少位？答：分區(qū)的數(shù)目等于主存的字節(jié)

5、數(shù)除以每個(gè)分區(qū)的字節(jié)數(shù)：224/216=28.需要8個(gè)比特來確立一個(gè)分區(qū)大小為28中的某一個(gè)位置。7.3.考慮動(dòng)向分區(qū)方案，說明均勻內(nèi)存中空洞的數(shù)目是段數(shù)目的一半。：，率是0.5,答設(shè)n和h為斷數(shù)目和空洞數(shù)目的個(gè)數(shù).在主存中每區(qū)別一個(gè)斷產(chǎn)生一個(gè)空洞的概因?yàn)閯h除一個(gè)斷和增加一個(gè)斷的概率是相同的?假設(shè)s是內(nèi)存中斷的個(gè)數(shù)那么空洞的均勻個(gè)數(shù)必定等于s/2.而以致空洞的個(gè)數(shù)必定小余斷的數(shù)目的直接原由是相鄰的兩個(gè)斷在刪除是必定會(huì)產(chǎn)生一個(gè)空洞.7.4.在實(shí)現(xiàn)動(dòng)向分區(qū)中的各種擱置算法（見7.2節(jié)），內(nèi)存中一定儲(chǔ)存一個(gè)悠閑塊列表。分別談?wù)撟钫_適配、初次適配、相鄰適配三種方法的均勻查找長(zhǎng)度。答:經(jīng)過上題我們知道

6、，假設(shè)s是駐留段的個(gè)數(shù)，那么空洞的均勻個(gè)數(shù)是s/2。從均勻意義上講，均勻查找長(zhǎng)度是s/4。7.5.動(dòng)向分區(qū)的另一種擱置算法是最壞適配，在這類狀況下，當(dāng)調(diào)入一個(gè)進(jìn)度時(shí)，使用最大的悠閑儲(chǔ)存塊。該方法與最正確適配、初次適配、周邊適配對(duì)比，長(zhǎng)處和弊端各是什么？它的均勻查找長(zhǎng)度是多少？答：一種對(duì)最正確適配算法的談?wù)摷词菫楣潭ǚ峙湟粋€(gè)組塊后和節(jié)余空間是這樣小以致于實(shí)質(zhì)上已經(jīng)沒有什么用途。最壞適配算法最大化了在一次分配以后，節(jié)余空間的大小仍足夠滿足另一需求的機(jī)率，同時(shí)最小化了壓縮的概率。這類方法的弊端是最大存儲(chǔ)塊最早被分配，所以大空間的要求可能沒法滿足。7.6.假如使用動(dòng)向分區(qū)方案，以下圖所示為在某個(gè)給定的

7、時(shí)間點(diǎn)的內(nèi)存配置：暗影部分為已經(jīng)被分配的塊；空白部分為悠閑塊。接下來的三個(gè)內(nèi)存需求分別為40MB20MB和10MB分別使用以下幾種擱置算法，指出給這三個(gè)需求分配的塊的開頭位置。初次適配最正確適配相鄰適配（假設(shè)近來增加的塊位于內(nèi)存的開始）最壞適配答：40M的塊放入第2個(gè)洞中，開頭位置是80M.20M的塊放入第一個(gè)洞中.開頭位置是20M.10M的塊的開頭位置是120M。b.40M,20N,10Mc.40M,20M,10Md.40M,20M,10M,的開頭位置分別為230M,20M和的開頭位置是80M,120160M.的開頭位置是80M,230M,360M.160M.7.7.使用伙伴系統(tǒng)分配一個(gè)1M

8、B的儲(chǔ)存塊。a.利用近似于圖7.6的圖來說明按以下順序乞乞降返回的結(jié)果：乞求乞求80；返回A;乞求60；返回B;返回D;返回C。70；乞求35；給出返回B以后的二叉樹表示。答：7.8.考慮一個(gè)伙伴系統(tǒng)，在當(dāng)前分配下的一個(gè)特定塊位置為0.假如塊大小為4,它的伙伴的二進(jìn)制位置為多少？假如塊大小為16，它的伙伴的二進(jìn)制位置為多少？答：007.9.令buddyk（x）為大小為2k、位置為x的塊的伙伴的位置，寫出buddyk（x）的通用表達(dá)式。答：7.10.Fabonacci序列定義以下：Fo=O,Fi=1,Fn+2=Fn+i+Fn,n=0這個(gè)序列可以用于建立伙伴系統(tǒng)嗎？該伙伴系統(tǒng)與本章介紹的二叉伙伴系

9、統(tǒng)對(duì)比，有什么長(zhǎng)處？答：a.是。字區(qū)大小可以確立Fn=Fn-1+Fn-2.。b.這類策略可以比二叉伙伴系統(tǒng)供給更多不一樣大小的塊，因此擁有減少內(nèi)部碎片的可能性。但因?yàn)閯?chuàng)辦了許多沒用的小塊，會(huì)造成更多的外面碎片。7.11.在程序執(zhí)行時(shí)期，每次取指令后辦理器把指令寄存器的內(nèi)容（程序計(jì)數(shù)器）增加一個(gè)字，但假如碰著會(huì)以致在程序中其余位置連續(xù)執(zhí)行的轉(zhuǎn)跳或調(diào)用指令，辦理器將更正這個(gè)寄存器的內(nèi)容。此刻考慮圖7.8。關(guān)于指令位置有兩種選擇：在指令寄存器中儲(chǔ)存相對(duì)位置，并把指令寄存器作為輸入進(jìn)行動(dòng)向位置變換。當(dāng)碰著一次成功的轉(zhuǎn)跳或調(diào)用時(shí)，由這個(gè)轉(zhuǎn)跳或調(diào)用產(chǎn)生的相對(duì)位置被裝入到指令寄存器中。在指令寄存器中儲(chǔ)存絕對(duì)

10、位置。當(dāng)碰著一次成功的轉(zhuǎn)跳或調(diào)用時(shí)，采納動(dòng)向位置變換，其結(jié)果儲(chǔ)存到指令寄存器中。哪一種方法更好？答：使用絕對(duì)位置可以減少動(dòng)向位置變換的次數(shù)。但是，我們希望程序可以被重定位。所以，在指令寄存器中儲(chǔ)存相對(duì)位置仿佛就更好一些。也可以選擇在進(jìn)度被換出主存時(shí)將指令寄存器中的位置變換為相對(duì)位置。7.12.考慮一個(gè)簡(jiǎn)單分頁系統(tǒng)，其物理儲(chǔ)存器大小為232字節(jié)，頁大小為210字節(jié)，邏輯位置空間為216個(gè)頁。邏輯位置空間包括多少位？一個(gè)幀中包括多少字節(jié)？在物理位置中指定幀需要多少位？在頁表中包括多少個(gè)頁表項(xiàng)？e.在每個(gè)頁表項(xiàng)中包括多少位？（假設(shè)每個(gè)頁表項(xiàng)中包括一個(gè)有效/無效位）答：a.物理位置空間的比特?cái)?shù)是216

11、*210=226b.一個(gè)幀包括的字節(jié)跟一個(gè)頁是相同的,210比特.c.主存中幀的數(shù)目是232/210=222,所以每個(gè)幀的定位要22個(gè)比特在物理位置空間，每個(gè)頁都有一個(gè)頁表項(xiàng)，所以有216項(xiàng)e.加上有效/無效位，每個(gè)頁表項(xiàng)包括23位。7.13.分頁系統(tǒng)中的虛位置a相當(dāng)于一對(duì)（p,w）,此中p是頁號(hào)，w是頁中的字節(jié)號(hào)。令z是一頁中的字節(jié)總數(shù)，請(qǐng)給出p和w關(guān)于z和a的函數(shù)。答：關(guān)系是：a=pz+w，此中p=La/z,a/z的整數(shù)部分。w=Rz（a）,a除以z的余數(shù)7.14.在一個(gè)簡(jiǎn)單分段系統(tǒng)中，包括以下段表：開頭位置長(zhǎng)度（字節(jié)）6602481752442222198996604對(duì)以下的每一個(gè)邏輯位

12、置，確立其對(duì)應(yīng)的物理位置也許說明段錯(cuò)誤能否會(huì)發(fā)生：0，1982，2561，5303，4440，222答：a.段0定位在660,所以我們有物理位置660+190=858.222+156=378段1長(zhǎng)度為422,所以會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤996+444=1440660+222=882.7.15.在內(nèi)存中，存在連續(xù)的段S,S2,，S按其創(chuàng)辦順序一次從一端擱置到另一端，以下圖所示：當(dāng)段Sn+1被創(chuàng)即刻，盡管S,S,，S中的某些段可能已經(jīng)被刪除，段Sn+1仍被馬上放2n置在段Sn以后。當(dāng)段(正在使用或已被刪除)和洞之間的界限到達(dá)內(nèi)存的另一端時(shí)，壓縮正在使用的段。a.說明花銷在壓縮上的時(shí)間F依據(jù)以下的不等式：F(1-f)/1+kf),k=t/2s-1此中，s表示段的均勻長(zhǎng)度(以字為單位)；I表記段的均勻生命周期，按儲(chǔ)存器接見；f表示在均衡條件下，未使用的內(nèi)存部分。提示：計(jì)算界限在內(nèi)存中挪動(dòng)的均勻速度，并假設(shè)復(fù)制一個(gè)字最少需要兩次儲(chǔ)存器接見。b.當(dāng)f=0.2，t=1000，s=50時(shí)，計(jì)算F。答：a