第7章虚拟存储器管理

第7章虚拟存储器管理

一、选择

1．虚拟存储器的最大容量是由决定的。

A．内、外存容量之和B．计算机系统的地址结构

C．作业的相对地址空间D．作业的绝对地址空间2．采用先进先出页面淘汰算法的系统中，一进程在内存占3块（开始为空），页面访问序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5、6。运行时会产生次缺页中断。

1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5 6

1 2 3 4 1 2 5 3 4 6

1 2 3 4 1 2 5 3 4

1 2 3 4 1 2 5 3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 2 3 4 1 2 5

A．7 B．8 C．9 D．10 3．实现虚拟存储器的目的是。

A．进行存储保护B．允许程序浮动

C．允许程序移动D．扩充主存容量

4．作业在执行中发生了缺页中断，那么经中断处理后，应返回执行指令。

A．被中断的前一条B．被中断的那条

C．被中断的后一条D．程序第一条

5．在实行分页式存储管理系统中，分页是由完成的。

A．程序员B．用户C．操作员D．系统6．下面的页面淘汰算法有时会产生异常现象。

A．先进先出B．最近最少使用C．最不经常使用D．最佳7．在下面所列的诸因素中，不对缺页中断次数产生影响的是。

A．内存分块的尺寸B．程序编制的质量

C．作业等待的时间D．分配给作业的内存块数

二、问答

1．一个虚拟地址结构用24个二进制位表示。其中12个二进制位表示页面尺寸。试问这种虚拟地址空间总共多少页？每页的尺寸是多少？

解：24-12=12，有212个页。每页有212个字节。

2．什么叫虚拟存储器？怎样确定虚拟存储器的容量？

3．为什么请求分页式存储管理能够向用户提供虚拟存储器？

4．试述缺页中断与一般中断的区别。

三、计算

1．系统内存被划分成8块，每块4KB。某作业的虚拟地址空间共划分成16个页面。当前在内存的页与内存块的对应关系如下表所示，未列出的页表示不在内存。

页号块号页号块号

0 2 4 4

1 1 5 3

2 6 9 5

3 0 11 7

试指出对应于下列虚拟地址的绝对地址：

（a）20-》2*4096+20 （b）4100-》4100 （c）33300-》访问第8页，缺页中断2．某请求分页式存储管理系统，接收一个共7页的作业。作业运行时的页面走向如下：1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6 若采用最近最久未用（LRU）页面淘汰算法，作业在得到2块和4块内存空间时，各会产生出多少次缺页中断？如果采用先进先出（FIFO）页面淘汰算法时，结果又如何？

解：2块内存块：LRU有18次缺页。FIFO有18次缺页。

4块内存块：LRU有10次缺页。FIFO有14次缺页。

3. 在分页虚拟存储器管理中，如果已知时间利用率为：CPU20%、分页磁盘92%、外设50%，请问采取哪些措施可以改善CPU的利用率？解：改善办法是增加分页磁盘容量。

4. 一个32位地址的计算机系统使用二级页表，虚拟地址为9位顶级页表，11位二级页表和偏移。请问：页面长度为多少？虚拟地址空间有多少个页面？

解：32-9-11=12，即页面长度为212字节。虚拟地址空间有220。

6. 在一个请求分页的虚拟存储器管理中，一个程序的运行页面走向为：

1、2、3、4、2、3、5、6、3、1、4、6、7、5、2、4、1、3、2

如果为程序分配页框为3个、4个，请分别用FIFO、OPT和LRU算法求出缺页中断次数和缺页率。

解：3块：FIFO=14次，OPT=8次，LRU=13次

4块：FIFO=7次，OPT=5次，LRU=10次

四、软考、考研真题

1、（8分）请求分页管理系统中，假设某进程的页表内容如下表所示。页面大小为4KB，一次内存的访问时间是100ns，一次快表（TLB）的访问时间是10ns，处理一次缺页的平均时间为108ns（已含更新TLB和页表的时间），进程的驻留集大小固定为2，采用最近最少使用置换算法（LRU）和局部淘汰策略。假设：

（1）TLB初始为空；

（2）地址转换时先访问TLB，若TLB未命中，再访问页表（忽略访问页表之后的TLB更新时间）；

（3）有效位为0表示页面不在内存，产生缺页中断，缺页中断处理后，返回到产生缺页中断的指令处重新执行。设有虚地址访问序列：2362H、1565H、25A5H，请问：

（1）依次访问上述三个地址，各需多少时间？给出计算过程。

解：2362H，页号为2。因为TLB初始为空，则未命中。要访问内存页表，得到块号。所以总时间是：10+100+100=210纳秒。

1565H，页号为1。地址转换：10+100+108+100=318纳秒，

25A5H,页号为2.地址转换：10+100=110纳秒。

（2）基于上述访问序列，虚地址1565H的物理地址是多少？请说明理由。

因为采用LRU，所以淘汰第0页，物理地址是：101565H。

页号页框号有效位（存在位）

0 101H 1

1 -- 0

2 154H 1

2、某计算机采用二级页表的分页存储管理方式，按字节编制，页大小为2（10）【2的10次方，下同】字节，页表项大小为2字节，逻辑地址结构为：页目录号、页号、页内偏移量，逻辑地址空间大小为2（16）页，则表示整个逻辑地址空间的页目录表中包含表项的个数至少是（）。【2010】

解：形成二级页表，每个内存块中存放210/21=29个页表项。共有216个页，所以，页目录表总表项数为：216/29=27=128个。

A.64

B.128

C.256

D.512

3、设某计算机的逻辑地址空间和物理地址空间均为64KB，按字节编址。某进程最多需要6页数据存储空间，页的大小为1KB，操作系统采用固定分配局部置换策略为此进程分配4个页框。【2010】

页号页框号装入时间访问位

0 7 130 1

1 4 230 1

2 2 200 1-》0

3 9 160 1

当该进程执行到时刻260时，要访问逻辑地址为17CAH的数据。请回答下列问题。

（1）该逻辑地址对应的页号是多少? 0001 0111 1100 1010页号为5

（2）若采用先进先出（FIFO）置换算法，该逻辑地址对应的物理地址？要求给出计算过程。解：按先进先出淘汰算法，应该淘汰第0页，则第5页装入第7块里。物理地址：0001 1111 1100 1010，1FCAH

（3）采用时钟（Clock）置换算法，该逻辑地址对应的物理地址是多少？要求给出计算过程。（设搜索下一页的指针按顺时针方向移动，且指向当前2号页框，示意图如下）解：时钟置换算法，用指针指向要淘汰的块，如果该页的访问位为0，则将其淘汰，否则将1改成0，指向下一页考察。

按实际情况发现，第一轮考察后，所有页的访问位都改成了0。第二轮淘汰第2页。所以物理地址：0000 1011 1100 1010，0BCAH