操作系统第四章课后答案
第一题1 、在一个请求分页虚拟存储管理系统中,一个程序运行的页面走向是:1 、2 、3 、4 、2 、1 、5 、6 、2 、1 、2 、3 、7 、6 、3 、2 、1 、2 、3 、6 。分别用FIFO 、OPT 和LRU 算法,对分配给程序3 个页框、4 个页框、5 个页框和6 个页框的情况下,分别求出缺页中断次数和缺页中断率。答:页框数FIFOLRUOPT31615114141085108
第一题
1 、在一个请求分页虚拟存储管理系统中,一个程序运行的页面走向是:
1 、2 、3 、4 、2 、1 、5 、6 、2 、1 、2 、3 、7 、6 、3 、2 、1 、2 、3 、6 。
分别用FIFO 、OPT 和LRU 算法,对分配给程序3 个页框、4 个页框、5 个页框和6 个页框的情况下,分别求出缺页中断次数和缺页中断率。
答:
页框数 | FIFO | LRU | OPT |
---|---|---|---|
3 | 16 | 15 | 11 |
4 | 14 | 10 | 8 |
5 | 10 | 8 | 7 |
6 | 10 | 7 | 7 |
只要把表中缺页中断次数除以20,便得到缺页中断率。
第二题
2 在一个请求分页虚拟存储管理系统中,一个作业共有5 页,执行时其访问页面次序
为:( 1 ) 1 、4 、3 、1 、2 、5 、1 、4 、2 、1 、4 、5
( 2 ) 3 、2 、1 、4 、4 、5 、5 、3 、4、3、2、1、5
若分配给该作业三个页框,分别采用FIFO和LRU 面替换算法,求出各自的缺页中断次数和缺页中断率。
答:
( 1 )采用FIFO 为9 次,9 / 12 = 75 %。采用LRU 为8 次,8 / 12 = 67 %。
( 2 )采用FIFO 和LRU 均为9 次,9 / 13 = 69 %。
第三题
3 一个页式存储管理系统使用FIFO 、OPT 和LRU 页面替换算法,如果一个作业的页面走向为:
( l ) 2 、3 、2 、l 、5 、2 、4 、5 、3 、2 、5 、2 。
( 2 ) 4 、3 、2 、l 、4 、3 、5 、4 、3 、2 、l 、5 。
( 3 ) 1 、2 、3 、4 、1 、2 、5 、l 、2 、3 、4 、5 。
当分配给该作业的物理块数分别为3 和4 时,试计算访问过程中发生的缺页中断次数和缺页中断率。
答:
( l )作业的物理块数为3 块,使用FIFO 为9 次,9 / 12 = 75 %。使用LRU 为7 次,7 / 12 = 58 %。使用OPT 为6 次,6 / 12 = = 50 %。
作业的物理块数为4 块,使用FIFO 为6 次,6 / 12 = 50 %。使用LRU 为6 次,6 / 12 = 50 %。使用OPT 为5 次,5 /12 = 42 %。
( 2 )作业的物理块数为3 块,使用FIFO 为9 次,9 / 12 = 75 %。使用LRU 为10 次,10 / 12 = 83 %。使用OPT 为7 次,7/12 = 58 %。
作业的物理块数为4 块,使用FIFO 为10 次,10 / 12 = 83 %。 使用LRU 为8 次,8/12=66%。使用OPT为6次,6/12=50%.
其中,出现了Belady 现象,增加分给作业的内存块数,反使缺页中断率上升。
第四题
4、在可变分区存储管理下,按地址排列的内存空闲区为:10K 、4K 、20K 、18K 、7K 、9K 、12K 和15K 。对于下列的连续存储区的请求:( l ) 12K 、10K 、9K , ( 2 ) 12K 、10K 、15K 、18K 试问:使用首次适应算法、最佳适应算法、最差适应算法和下次适应算法,哪个空闲区被使用?
分区号 | 分区长 |
---|---|
1 | 10k |
2 | 4k |
3 | 20k |
4 | 18k |
5 | 7k |
6 | 9k |
7 | 12k |
8 | 15k |
答:
( 1 )空闲分区如图所示。
- 首次适应算法
12KB 选中分区3 ,这时分区3 还剩8KB 。10KB 选中分区1 ,恰好分配故应删去分区1 。9KB 选中分区4 ,这时分区4 还剩9KB 。
2 )最佳适应算法
12KB 选中分区7 ,恰好分配故应删去分区7 。1OKB 选中分区1 ,恰好分配故应删去分区1 。9KB 选中分区6 ,恰好分配故应删去分区6 。
3 )最差适应算法
12KB 选中分区3 ,这时分区3 还剩8KB 。1OKB 选中分区4 ,这时分区4 还剩8KB 。9KB 选中分区8 ,这时分区8 还剩6KB 。
4 )下次适应算法
12KB 选中分区3 ,这时分区3 还剩8KB 。10KB 选中分区4 ,这时分区4 还剩8KB 。9KB 选中分区6 ,恰好分配故应删去分区6 。
( 2 )原始分区情况同上图。
1 )首次适应算法
12KB 选中分区3 ,这时分区3 还剩8KB 。10KB 选中分区1 ,恰好分配故应删去分区1 。15KB 选中分区4 ,这时分区4 还剩3KB 。最后无法满足18KB 的申请,应该等待。
2 )最佳适应算法
12KB 选中分区7 ,恰好分配故应删去分区7 。1OKB 选中分区1 ,恰好分配故应删去分区1 。15KB 选中分区8 ,恰好分配故应删去分区8 。18KB 选中分区4 ,恰好分配故应删去分区4 。
3 )最差适应算法
12KB 选中分区3 ,这时分区3 还剩8KB 。10KB 选中分区4 ,这时分区4 还剩8KB 。15KB 选中分区8 ,恰好分配故应删去分区8 。最后无法满足18KB 的申请,应该等待。
4 )下次适应算法
12KB 选中分区3 ,这时分区3 还剩8KB 。1OKB 选中分区4 ,这时分区4 还剩8KB 。15KB 选中分区8 ,恰好分配故应删去分区8 。最后无法满足15KB 的申请,应该等待。
第五题
5 给定内存空闲分区,按地址从小到大为:100K 、500K 、200K 、300K 和600K 。现有用户进程依次分别为212K 、417K 、112K 和426K , ( l )分别用first-fit 、best-fit 和worst-fit 算法将它们装入到内存的哪个分区?( 2 )哪个算法能最有效利用内存?
答:按题意地址从小到大进行分区如图所示。
分区号 | 分区长 |
---|---|
1 | 100k |
2 | 500k |
3 | 200k |
4 | 300k |
5 | 600k |
( 1 ) 1)first-fit 212KB 选中分区2 ,这时分区2 还剩288KB 。417KB 选中分区5 ,这时分区5 还剩183KB 。112KB 选中分区2 ,这时分区2 还剩176KB 。426KB 无分区能满足,应该等待。
2 ) best-fit 212KB 选中分区4 ,这时分区4 还剩88KB 。417KB 选中分区2 ,这时分区2 还剩83KB 。112KB 选中分区3 ,这时分区3 还剩88KB 。426KB 选中分区5 ,这时分区5 还剩174KB 。
3 ) worst-fit 212KB 选中分区5 ,这时分区5 还剩388KB 。417KB 选中分区2 , 这时分区2 还剩83KB 。112KB 选中分区5 ,这时分区5 还剩176KB 。426KB 无分区能满足,应该等待。
( 2 )对于该作业序列,best-fit 算法能最有效利用内存
第六题
6、 一个32 位地址的计算机系统使用二级页表,虚地址被分为9 位顶级页表,11位二级页表和偏移。试问:页面长度是多少?虚地址空间共有多少个页面?
答:由于32-9 -11 = 12 ,所以,页面大小为4KB ,页面的个数为220个。
第七题
7、 一进程以下列次序访问5 个页:A 、B 、C 、D 、A 、B 、E 、A 、B 、C 、D 、E :假定使用FIFO 替换算法,在内存有3 个和4 个空闲页框的情况下,分别给出页面替换次数。
答:内存有3 个和4 个空闲页框的情况下,页面替换次数为9 次和10 次。出现了Belady 即现象,增加分给作业的内存块数,反使缺页中断率上升。
第九题
9、某计算机有cache 、内存、辅存来实现虚拟存储器。如果数据在cache 中,访问它需要20ns ;如果在内存但不在cache ,需要60ns 将其装入缓存,然后才能访问;如果不在内存而在辅存,需要12us将其读入内存,然后,用60ns 再读入cache ,然后才能访问。假设cache 命中率为0 .9 ,内存命中率为0.6 ,则数据平均访问时间是多少(ns )
答:
0.920+0.1(0.4*(20+60)+0.6*(20+60+12000))=506ns;
第十题
10、有一个分页系统,其页表存放在主存里,( 1 )如果对内存的一次存取要1.2 微秒,试问实现一次页面访问的存取需花多少时间?( 2 )若系统配置了联想存储器,命中率为80 % ,假定页表表目在联想存储器的查找时间忽略不计,试问实现一次页面访问的存取时间是多少?
答:(1) 2.4 微秒 (2 )0.8 × 1.2 + 0.2 × 2.4 = 0.96+ 0.48 = 1.44 微秒
第十一题
11 给定段表如下:
段号 | 段首址 | 段长 |
---|---|---|
0 | 219 | 600 |
1 | 2300 | 14 |
2 | 90 | 100 |
3 | 1327 | 580 |
4 | 1952 | 96 |
给定地址为段号和位移: 1 ) [ 0 , 430] 、2 ) [ 3 , 400 ]、3 ) [ 1 , 1 ]、4 ) [ 2 , 500 ]、5 ) [ 4 , 42 ) ,试求出对应的内存物理地址。
答:1) 649 2) 1 727 3) 2301 4)越界 5) 1994
第十二题
12、 某计算机系统提供24 位虚存空间,主存为2 18 B ,采用分页式虚拟存储管理,页面尺寸为1KB 。假定用户程序产生了虚拟地址11123456 (八进制),而该页面分得块号为100 ( 八进制),说明该系统如何产生相应的物理地址及写出物理地址。
答:虚拟地址11123456 (八进制)转化为二进制为:
001 001 001 010 011 100 101 110
其中前面为页号,而后10 位为位移:001 001 001 010 01-------1 100 101 110 。由于主存大小为218 B,页面尺寸为1KB ,所以,主存共有256 块。所以,块号为100 (八进制)是合法地址,于是,物理地址为100 (八进制)与位移1 100 101 110 并接,得到:八进制物理地址001000000 1 100 101 110 = = 201456 (八进制)。
第十三题
13 主存中有两个空间区如图所示,
现有作业序列依次为:Job1 要求30K ; Job2 要求70K ; Job3 要求50K ;使用首次适应、最坏适应和最佳适应算法处理这个作业序列,试问哪种算法可以满足分配?为什么?
答:首次适应、最坏适应算法处理这个作业序列可以满足分配,最佳适应算法不行。因为后者会分割出无法使用的碎片,浪费内存,从而,不能满足所有作业的内存需求。
第十四题
14 设有一页式存储管理系统,向用户提供的逻辑地址空间最大为16 页,每页2048 字节,内存总共有8 个存储块。试问逻辑地址至少应为多少位?内存空间有多大?
答:
逻辑地址211×24 ,故为15 位。内存大小为23×211 = 2^14B = 16KB 。
第十五题
15、在一分页存储管理系统中,逻辑地址长度为16 位,页面大小为4096 字节,现有一逻辑地址为ZF6AH ,且第0 、1 、2 页依次存在物理块10 、12 、14 号中,问相应的物理地址为多少?
答:因为逻辑地址长度为16 位,而页面大小为4096字节,所以,前面的4 位表示页号。把2F6AH 转换成二进制为:00 10 1 1 11 0110 1010 ,可知页号为2 。故放在14 号物理块中,写成十六进制为:EF6AH 。
第十六题
16 有矩阵:VAR A : ARRAY [ 1 …100 , 1 …100 ] OF integer;元素按行存储。在一虚存系统中,采用LRU 淘汰算法,一个进程有3 页内存空间,每页可以存放200 个整数。其中第1 页存放程序,且假定程序已在内存。
程序A :
FOR i : = 1 TO 100 DO
FOR j : = 1 TO 100 DO
A [i,j ] : = 0 ;
程序B :
FOR j : = 1 TO 100 DO
FOR i : = 1 TO 100 DO
A [ i,j ] : = 0 ;
分别就程序A 和B 的执行进程计算缺页次数。
答:100 * 100 = 10000 个数据,每页可以存放200 个整数,故一共存放在50 个第99 行、第100 行缺页中断为5000 次。由于元素按行存储,第1 行、第2 行放在第1 页,… 第99行、第100行放在第50 页。故对于程序A ,缺页中断为50 次。对于程序B,缺页中断为5000次。
第十七题
17、一台机器有48 位虚地址和32 位物理地址,若页长为8KB ,问页表共有多少个页表项?如果设计一个反置页表,则有多少个页表项?
答:因为页长8KB 占用13 位,所以,页表项有235个。反置页表项有219 个。
第十八题
19 有一个分页虚存系统,测得CPU 和磁盘的利用率如下,试指出每种情况下的存在问题和可采取的措施:( 1 ) CPU 利用率为13 % ,磁盘利用率为97 % ( 2 ) CPU 利用率为87 % ,磁盘利用率为3 % ( 3 ) CPU 利用率为13 % ,磁盘利用率为3 %。
答:( 1 )系统可能出现抖动,可把暂停部分进程运行。(2 )系统运行正常,可增加运行进程数以进一步提高资源利用率。(3 )处理器和设备和利用率均很低,可增加并发运行的进程数。
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