操作系統(tǒng)例題

本文格式為Word版，下載可任意編輯——操作系統(tǒng)例題計算機操作系統(tǒng)典型例題解析

2023-11-1321:29:43|分類：學習材料|字號訂閱

可變分區(qū)存儲管理系統(tǒng)中，若采用最正確適應分派算法，“空閑區(qū)表〞中的空閑區(qū)可按（A）順序排列。

A、長度遞增B、長度遞減C、地址遞增D、地址遞減

分析：最正確適應算法要求每次都分派給用戶進程能夠滿足其要求的空閑區(qū)中最小的空閑區(qū)，所以為了提高算法效率，我們把所有的空閑區(qū)，按其大小以遞增的順序形成一空閑分區(qū)鏈。這樣，第一個找到的滿足要求的空閑區(qū)，必然是符合要求中最小的。所以此題的答案是A。

虛擬存儲技術是（B）。

A、擴展主存物理空間技術B、擴展主存規(guī)律地址空間技術C、擴展外存空間的技術D、擴展輸入/輸出緩沖區(qū)技術

分析：所謂虛擬存儲器，是指僅把作業(yè)的一部分裝入內存便可運行作業(yè)的存儲器系統(tǒng)。具體地說，所謂虛擬存儲器是指具有請求調入功能和置換功能，能從規(guī)律上對內存容量進行擴展的一種存儲器系統(tǒng)。實際上，用戶所看到的大容量只是一種感覺，是虛的，故稱之為虛擬存儲器。虛擬存儲技術是一種性能十分優(yōu)越的存儲器管理技術、故被廣泛地應用于大、中、小型機器和微型機中。所以此題的答案是B。

很好地解決了“零頭〞問題的存儲管理方法是（A）。

A、分頁存儲管理方式B、分段存儲管理方式C、多重分區(qū)管理D、可變式分區(qū)管理分析：“零頭〞也就是內存碎片，是指內存中無法被利用的小空閑區(qū)。在有些內存管理方式下，系統(tǒng)運行一段時間后，內存的碎片會占據(jù)相當?shù)臄?shù)量的空間。分段存儲管理方式、多重分區(qū)管理、可變式分區(qū)管理都會由于內存分派回收產生“零頭〞，而分頁存儲管理方式，按事先劃分好的內存塊為單位分派回收內存，所以不會產生“零頭〞。所以此題的答案是A。

系統(tǒng)“抖動〞現(xiàn)象的發(fā)生是由（B）引起的。

A、交換的信息量過大B、置換算法選擇不當C、內存容量不足D、請求分頁管理方案分析：“抖動〞現(xiàn)象是指剛被換出的頁很快又要被訪問，為此，又要換出其他頁，而該頁又很快被訪問，如此頻繁地置換頁面，以致大部分時間都花在頁面置換上。交換的信息量過大，內存容量不足都不是引起系統(tǒng)“抖動〞現(xiàn)象的原因，而選擇的置換算法不當才是引

起“抖動〞現(xiàn)象的根本原因，例如，先進先出算法就可能產生“抖動〞現(xiàn)象。所以此題的答案是B。

虛擬存儲管理系統(tǒng)的基礎是程序的（C）理論。

A、全局性B、虛擬性C、局部性D、動態(tài)性

分析：虛擬存儲技術是基于程序的局部性原理的，程序的局部性原理表達在兩個方面：時間局部性和空間局部性。時間局部性是指一條指令被執(zhí)行后，那么它可能很快會再次被執(zhí)行，空間局部性是指若某一存儲單元被訪問，那么與該存儲單元相鄰的單元可能也會很快被訪問。所以此題的答案是C。簡述頁和段的區(qū)別。

答：分頁和分段有大量相像之處，但是在概念上兩者完全不通，主要表現(xiàn)在：①頁是信息的物理單位，分頁是為了系統(tǒng)管理內存的便利而進行的，故對用戶而言，分頁是不可見的，是透明的；段是信息的規(guī)律單位，分段是作業(yè)規(guī)律上的要求，對用戶而言，分段是可見的。②頁的大小是固定的，由系統(tǒng)決定；段的大小是不固定的，由用戶作業(yè)本身決定。③從用戶角度看，分頁的地址空間是一維的，而段的地址空間是二維的。

內存保護是否可以完全由軟件來實現(xiàn)？為什么？

答：內存保護的主要任務是確保每道程序都只在自己的內存內運行。這就要求系統(tǒng)能對每條指令所訪問的地址進行越界檢查。若發(fā)生越界，系統(tǒng)應能馬上發(fā)現(xiàn)，并發(fā)出越界中斷請求，以終止該指令。若每次檢查完全用軟件來實現(xiàn)，則每執(zhí)行一條指令，都要增加若干條指令去執(zhí)行越界的檢查功能，這無疑將降低程序的執(zhí)行速度，因此，越界檢查尋常由硬件實現(xiàn)，并使指令的執(zhí)行與越界檢查功能并行執(zhí)行，從而不使程序的運行速度降低。當然，對發(fā)現(xiàn)有越界后的處理需要與軟件協(xié)同來完成。因此說內存保護功能是由硬件和軟件共同完成的。

用可變分區(qū)方式管理主存時，假定主存中按地址順序依次有五個空閑區(qū)，空閑區(qū)的大小為32K，10K，5K，228K，100K?，F(xiàn)有五個作業(yè)J1，J2，J3，J4和J5。它們各需主存11K，10K，108K，28K，115K。若采用首次適應分派算法能把這五個作業(yè)按J1～J5的次序全部裝入主存嗎？你認為按怎樣的次序裝入這五個作業(yè)可時主存空間的利用率最高？

答：最先適應分派算法能把這五個作業(yè)按J1～J5的次序全部裝入主存時，J1、J2分割第一個空閑區(qū)，剩11K；J3、J4分割第四個空閑區(qū)，剩92K；J5無法裝入，所以用最先適應分派算法不能把這五個作業(yè)按J1～J5的次序全部裝入主存。

假使先裝入J3，裝入第四個空閑區(qū)，剩余空間120K；再裝入J5，裝入第四個空閑區(qū)，剩余空間5K；再裝入J4，裝入第一個空閑區(qū)，剩余4K；再裝入J1，J1裝入第五個空閑區(qū)，剩余空間104K；再裝入J2，裝入其次個空閑區(qū)，這樣效率最好。

簡述什么是覆蓋？什么是交換？覆蓋和交換的區(qū)別是什么？

答：所謂覆蓋，是指同一主存區(qū)可以被不同的程序段重復使用。尋常一個作業(yè)由若干個功能上相互獨立的程序段組成，作業(yè)在一次運行時，也只用到其中的幾段，利用這樣一個事實，我們就可以讓那些不會同時執(zhí)行的程序段共用同一個主存區(qū)。

所謂交換，就是系統(tǒng)根據(jù)需要把主存中暫時不運行的某個(或某些)作業(yè)部分或全部移到外存，而把外存中的某個(或某些)作業(yè)移到相應的主存區(qū)，并使其投入運行。覆蓋技術要求程序員必需把一個程序劃分成不同的程序段，并規(guī)定好它們的執(zhí)行和覆蓋順序，操作系統(tǒng)根據(jù)程序員提供的覆蓋結構來完成程序之間的覆蓋。覆蓋主要在同一個作業(yè)或同一個進程內進行；而交換主要是在進程或作業(yè)之間進行。另外，覆蓋只能覆蓋那些與覆蓋程序段無關的程序段。

對一個將頁表放在內存中的分頁系統(tǒng)：（1）假使訪問內存需要0.2μs，有效訪問時間為多少？

（2）假使增加一個快表，且假定在快表中找到頁表項的幾率高達90％，則有效訪問時間又是多少（假定查找快報需花的時間為0）？

分析：每次訪問數(shù)據(jù)時，若不使用快表，則需要兩次訪問內存，即先從內存的頁表中讀出頁對應的塊號，然后再根據(jù)形成的物理地址去存取數(shù)據(jù)；使用快表時，若能從快表中直接找到對應的頁表項，則可馬上形成物理地址去訪問相應的數(shù)據(jù)，否則，仍需兩次訪問內存。

答：（1）有效訪問時間為：2×0.2=0.4μs

（2）有效訪問時間為：0.9×0.2+（1－0.9）×2×0.2=0.22μs

某系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，擁有規(guī)律空間32頁，每頁2K，擁有物理空間1M。（1）寫出規(guī)律地址的格式。（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）假使物理空間減少一半，頁表結構應相應作怎樣的改變？

答：該系統(tǒng)擁有規(guī)律空間32頁，故規(guī)律地址中頁號必需用5位來描述；而每頁為2k，因此，頁內地址必需用11位來描述，這樣可得到它的規(guī)律地址格式如下：1511100

（2）每個進程最多有32個頁面，因此，進程的頁表項最多為32項；若不考慮訪問權限等，則頁表項中只需給出頁所對應的物理塊號，1M的物理空間可分成29個物理塊，故每個頁表項至少有9位。（3）假使物理空間減少一半，則頁表中頁表項數(shù)仍不變，但每項的長度可減少1位。

在分頁存儲管理系統(tǒng)中，規(guī)律地址的長度為16位，頁面大小為4096字節(jié)，現(xiàn)有一規(guī)律地址為2F6AH，且第0、1、2頁依次存放在物理塊5、10、11中，問相應的物理地址是多少？

分析：在分頁存儲管理系統(tǒng)中進行地址轉換時，地址變換機構將自動把規(guī)律地址轉化為頁號和頁內地址，假使頁號不小于頁表長度，則產生越界中斷；否則便以頁號為索引去檢索頁表，從中得到對應的塊號，并把塊號和頁內位移分別送入物理地址寄放器的塊號和塊內位移字段中，形成物理地址。

答：由題目所給條件可知，分頁存儲管理系統(tǒng)的規(guī)律地址結構為：

1512110

頁號頁內位移規(guī)律地址2F6AH的二進制表示如下：0010111101101010頁號頁內位移由此可知規(guī)律地址2F6AH的頁號為2，小于頁表長度3，沒有越界，該頁存放在第11個物理塊中，用十六進制表示塊號為B，所以物理地址為BF6AH。什么是虛擬存儲器？如何實現(xiàn)分頁虛擬存儲管理系統(tǒng)？答：所謂虛擬存儲器，是指僅把作業(yè)的一部分裝入內存便可運行作業(yè)的存儲器系統(tǒng)。具體地說，所謂虛擬存儲器是指具有請求調入功能和置換功能，能從規(guī)律上對內存容量進行擴展的一種存儲器系統(tǒng)。要實現(xiàn)分頁虛擬存儲管理系統(tǒng)，首先要擴展頁表，擴展后的頁表是在原來頁表的基礎上發(fā)展起來的，包括以下內容：頁號、物理塊號、狀態(tài)位、訪問位、修改位、外存地址。其中狀態(tài)位表示該頁是否已經調入內存；訪問位表示該頁在內存期間是否被訪問過；修改位表示該頁在內存中是否被修改過，若未被修改，則在置換該頁時就不需將該頁寫回到外存，以減少系統(tǒng)的開銷和啟動磁盤的次數(shù)；若已被修改，則在置換該頁時必需把該頁寫回到外存，以保證外存中所保存的始終是最新副本；外存地址用于指出該頁在外存上的地址，尋常是物理塊號，供調入該頁時使用。另外，還要使用兩項關鍵技術：請求調頁技術和頁面置換技術。

在分頁虛擬存儲管理系統(tǒng)中，為什么說一條指令執(zhí)行期間可能產生屢屢缺頁中斷？

答：因分頁虛擬管理方式中，只要作業(yè)的部分頁在內存，該作業(yè)就能執(zhí)行，而在執(zhí)行過程中發(fā)現(xiàn)所要訪問的指令或者數(shù)據(jù)不在內存時，則產生缺頁中斷，將所需的頁面調入內存。在分頁虛擬存儲管理系統(tǒng)中，一條指令（如CopyAtoB）可能跨了兩個頁，而其中要訪問的操作數(shù)可能也跨了兩個頁。當要執(zhí)行這類指令，而相應的頁都不在內存時，就將產生屢屢缺頁中斷（如CopyAtoB可能產生6次缺頁中斷）。

在分頁虛擬存儲管理系統(tǒng)中，假定系統(tǒng)為某進程分派了四個主存塊（將開始4頁先裝入主存），頁的引用順序為：7，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，7，0，1，若采用FIFO調度算法、LRU調度算法時分別產生多少次缺頁中斷？依次淘汰的頁分是什么？

答：依照先進先出算法的原則：當發(fā)生缺頁中斷時，將淘汰最先調入主存的頁面：

頁號主存塊的狀況淘汰頁

71277773333333333111111444444442222222222227700000