clock算法和请求分页EAT计算
时钟置换算法CLOCK(答案参考)
时钟置换算法（CLOCK）例题：一个作业的物理块数为3，此作业的页面走向为：内存及控制信息输入串指针移动情况及帧替换信息是否缺页？内存访问位指针3内存中没有3，需要找到一个帧放入3，指针所指的位置恰好有访问位为0的，于是就淘汰这个帧，指针下移√0←内存访问位指针4内存中没有4，需要找到一个帧放入4，指针所指的位置恰好有访问位为0的，于是就淘汰这个帧，指针下移√310←内存访问位指针2内存中没有2，需要找到一个帧放入2，指针所指的位置恰好有访问位为0的，于是就淘汰这个帧，指针下移√31410←内存访问位指针6内存中没有6，需要找到一个帧放入6，指针所指的位置的访问位为1，将其变成0，再下移√31←4121内存访问位指针指针所指的位置的访问位仍为1，将其变成0，再下移3041←21内存访问位指针指针所指的位置的访问位仍为1，将其变成0，再下移（回到开头）304021←内存访问位指针指针所指的位置恰好有访问位为0的，于是就淘汰这个帧，指针下移30←4020内存访问位指针4内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，指针下移×6140←20内存访问位指针3内存中没有3，需要找到一个帧放入3，指针所指的位置恰好有访问位为0的，于是就淘汰这个帧，指针下移√614120←内存访问位指针7内存中没有7，需要找到一个帧放入7，指针所指的位置的访问位为1，将其变成0，再下移√61←41 31内存访问位指针指针所指的位置的访问位仍为1，将其变成0，再下移6041←31内存访问位指针指针所指的位置的访问位仍为1，将其变成0，再下移（回到开头）604031←内存访问位指针指针所指的位置恰好有访问位为0的，于是就淘汰这个帧，指针下移60←4030内存访问位指针4内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，指针下移×7140←30内存访问位指针3内存中有3，于是3所在帧的访问位变为1，指针下移（回到开头）×71 41。
常用的页面调度算法
常用的页面调度算法一、引言在计算机科学中，页面调度算法是操作系统中的一种重要机制，用于管理计算机内存中的页面。
页面调度算法的目标是尽可能地提高内存的利用率，减少页面置换的次数，从而提高系统的性能和响应速度。
常用的页面调度算法有先进先出（FIFO）、最近最久未使用（LRU）和时钟（Clock）算法等。
本文将介绍这些常用的页面调度算法，并分析它们的优缺点及适用场景。
二、先进先出（FIFO）算法先进先出算法是最简单的页面调度算法之一。
它的原理是将最早进入内存的页面置换出去，即先进先出。
当内存空间不足时，操作系统将最早进入内存的页面替换出去，腾出空间给新的页面。
这种算法简单易实现，但是它没有考虑页面的使用频率和重要性，可能导致常用的页面被频繁替换，影响系统的性能。
三、最近最久未使用（LRU）算法最近最久未使用算法是一种常用的页面调度算法。
它的原理是根据页面的使用情况来进行页面置换。
当需要替换页面时，操作系统选择最近最久未使用的页面进行置换。
这种算法考虑了页面的使用频率，可以有效地提高内存的利用率。
然而，LRU算法的实现比较复杂，需要维护一个页面访问的时间戳列表，当页面被访问时，需要更新时间戳列表，这会带来额外的开销。
四、时钟（Clock）算法时钟算法是一种简化的页面调度算法，它是基于LRU算法的改进。
时钟算法使用一个循环链表来保存内存中的页面，并维护一个指针指向当前页面。
当需要替换页面时，时钟算法从当前页面开始顺时针扫描链表，找到一个未被访问的页面进行置换。
如果当前页面已被访问，则将访问位清零，并将指针指向下一个页面。
这种算法简化了LRU算法的实现，并且可以在O(1)的时间内完成页面置换操作。
五、比较和总结先进先出算法简单易实现，但没有考虑页面的使用频率和重要性；最近最久未使用算法考虑了页面的使用频率，可以提高内存的利用率，但实现较复杂；时钟算法是一种简化的LRU算法，可以在O(1)的时间内完成页面置换操作。
操作系统学习资料-页面淘汰算法CLOCK
时钟(CLOCK)置换算法L RU算法的性能接近于OPT,但是实现起来比较困难，且开销大；FIFO算法实现简单，但性能差。
所以操作系统的设计者尝试了很多算法，试图用比较小的开销接近LRU的性能，这类算法都是CLOCK算法的变体。
简单的CLOCK算法是给每一帧关联一个附加位，称为使用位。
当某一页首次装入主存时，该帧的使用位设置为1;当该页随后再被访问到时，它的使用位也被置为1。
对于页替换算法，用于替换的候选帧集合看做一个循环缓冲区，并且有一个指针与之相关联。
当某一页被替换时，该指针被设置成指向缓冲区中的下一帧。
当需要替换一页时，操作系统扫描缓冲区，以查找使用位被置为0的一帧。
每当遇到一个使用位为1的帧时，操作系统就将该位重新置为0；如果在这个过程开始时，缓冲区中所有帧的使用位均为0，则选择遇到的第一个帧替换；如果所有帧的使用位均为1,则指针在缓冲区中完整地循环一周，把所有使用位都置为0，并且停留在最初的位置上，替换该帧中的页。
由于该算法循环地检查各页面的情况，故称为CLOCK算法，又称为最近未用(Not Recently Used, NRU)算法。
CLOCK算法的性能比较接近LRU，而通过增加使用的位数目，可以使得CLOCK算法更加高效。
在使用位的基础上再增加一个修改位，则得到改进型的CLOCK置换算法。
这样，每一帧都处于以下四种情况之一：1.最近未被访问，也未被修改(u=0, m=0)。
2.最近被访问，但未被修改(u=1, m=0)。
3.最近未被访问，但被修改(u=0, m=1)。
4.最近被访问，被修改(u=1, m=1)。
算法执行如下操作步骤：1.从指针的当前位置开始，扫描帧缓冲区。
在这次扫描过程中，对使用位不做任何修改。
选择遇到的第一个帧(u=0, m=0)用于替换。
2.如果第1)步失败，则重新扫描，查找(u=0, m=1)的帧。
选择遇到的第一个这样的帧用于替换。
在这个扫描过程中，对每个跳过的帧，把它的使用位设置成0。
计算机操作系统大题整理
四、应用题（每小题8分，共40分）1．在一单道批处理系统中，一组作业的提交时间和运行时间见下表所示。
作业提交时间运行时间1 8.0 1.02 8.5 0.53 9.0 0.24 9.1 0.1计算以下二种作业调度算法的平均周转时间T和平均带权周转时间W。
先来先服务调度算法。
（2）短作业优先调度算法。
2．考虑某个系统在某时刻的状态如下表所示。
Allocation Max AvailableＡＢＣＤＡＢＣＤ１５２０P0 ００１２００１２P1 １０００１７５０P2 １３５４２３５６P3 ００１４０６５６使用银行家算法回答下面的问题：（1）求Need矩阵。
（2）系统是否处于安全状态？如安全，请给出一个安全序列。
（3）如果进程P1发来一个请求（0，4，2，0），这个请求能否立刻被满足？如安全，请给出一个安全序列。
(2) 安全，安全序例为：P0，P2，P1，P3……（3分）（3）能立刻被满足，满足的安全序列为：P0，P2，P1，P3……（3分）3．桌子上有一只盘子，每次只能向其中放入一只水果。
爸爸专向盘子中放苹果，妈妈专向盘子中放桔子，儿子专等吃盘子中的桔子，女儿专等吃盘子中的苹果。
只有盘子为空时，爸爸或妈妈就可向盘子中放一只水果；仅当盘子中有自己需要的水果时，儿子或女儿可以从盘子中取出。
用信号量机制解决该问题。
答:在本题中，应设置三个信号量S、So、Sa，信号量S表示盘子是否为空，其初值为l；信号量So表示盘中是否有桔子，其初值为0；信号量Sa表示盘中是否有苹果，其初值为0。
(2分)father(){ 。
while(1) { 。
P(S); 。
放苹果。
V(Sa); 。
}} 。
mather(){。
while(1) { 。
P(S); 。
放苹果。
V(So);。
}} 。
son(){ 。
while(1) { 。
P(So); 。
从盘中取出桔子; 。
V(S); 。
吃桔子; 。
｝。
} 。
daughter(){ 。
while(1) { 。
操作系统实验报告(clock算法)
实验四页面置换算法一、实验目的本实验主要对操作系统中请求分页式内存管理及其应用的一些关键算法进行模拟。
学生通过设计与实现Clock算法，能够加强对相应理论的理解，并对了解操作系统内部的基本处理原理与过程也有很多益处。
二、实验要求基本要求：描述Clock算法的基本原理、必要的数据结构、算法执行流程图、编码实现。
1）初始化：输入作业可占用的总页框数，初始化置空。
2）输入请求序列：输入一个作业页号访问请求序列，依次占用相应页框，直至全部占用；3）Clock算法：当页框全部占用后，对于后续新的页号访问请求，执行Clock算法，淘汰1个页面后装入新的页号。
4）显示当前分配淘汰序列：显示淘汰的页号序列。
描述Clock算法的基本原理、必要的数据结构、算法执行流程图、编码实现。
三、实验内容1)基本原理时钟页面置换算法是把所有的页面都保存在一个类似钟面的环形链表中，一个表针指向最老的页面，如图所示。
当发生缺页中断时，算法首先检查表针指向的页面，如果它的R位是0就淘汰该页面，并把新的页面插入这个位置，然后把表针前移一个位置；如果R位是1就清除R位并把表针前移一个位置，重复这个过程直到找到了一个R位为0的页面为止。
2)算法流程设计主函数流程:STEP1:输入分配的页框数，页面访问次数和要访问的页面号序列STEP2:内存页面初始化。
内存中页面的数据结构为单循环链表，含有页号值yehao和访问位值a。
开始时页号均为-1，访问位为0.STEP3：测试数据。
具体算法是依要访问的页面号，调用find()函数查找是否已经存在于内存中。
若存在，则修改其访问位为1.若不存在，触发缺页中断，调用tihuan()函数。
最后，打印当前内存状态。
如此循环直至测试串都访问完毕。
3)主要函数实现a)Makenode(double)函数：用于初始化一个节点。
b)Find（double）函数：依据输入的页号，查询内存中是否已存在此页面。
若存在返回值1，不存在返回值0.c)Tihuan（double）函数：在发生缺页中断时，时钟指针查找访问位为0的页面进行替换，指针扫过的页面访问位置0，新加入的页面访问位置1。
页面置换算法之Clock算法
页面置换算法之Clock算法1.前言缓冲池是数据库最终的概念，数据库可以将一部分数据页放在内存中形成缓冲池，当需要一个数据页时，首先检查内存中的缓冲池是否有这个页面，如果有则直接命中返回，没有则从磁盘中读取这一页，然后缓存到内存并返回。
但是内存的价值较高，一般来说服务器的内存总是小于磁盘大小的，而且内存不能完全分配给数据库作为缓冲池。
这就意味着数据库基本上无法将所有的数据都缓冲到内存中。
当缓冲池满后，如果还有新的页面要被缓冲到池中，就要设计一种页面置换的算法，将一个旧的页面替换成新的页面。
一般来说我们熟悉的算法有下面几种：下面逐一介绍各种算法。
2. 最佳置换算法如果被替换掉的页是以后再也不会使用的，那么这种算法无疑是最优秀的。
因为不管什么算法，替换掉的页也有可能再次被缓存，替换掉其它的页。
但是这种算法是无法实现的，我们不可能知道哪个页面以后也在不会被使用。
或者我们退一步，将这个算法改成被替换掉的页是以后很长一段时间都不会再次被使用的，那么这种算法无疑也是最优秀的。
但是还是会面对一个无法实现的问题，我们还是不知道哪些页面会在未来多长一段时间内不会被再次访问。
页面无法确认，时间也无法确定。
虽然这种算法无法被实现，但是可以作为一种度量，如果有一种算法其效率最接近OPT，那么这种算法无疑是优秀的算法。
3. 先进先出算法先进先出算法是一种很简单的算法，其基本思想是形成一个队列，最先入队的页面最先被逐出。
我们用示意图来模拟一下FIFO算法：我们的内存假设只能保存4个页面，此时的访问请求按照时间顺序是1->2->3->4->5，那么按照时间顺序，当访问到4号页面时队列正好填满，当要访问5号页面时，会将最先入队的1号页面逐出。
这种算法实现起来很简单，但是从实现上来看，性能和OPT算法差距最大。
因为被替换出去的页面很有可能是最常使用的页面，因此这个算法很少见出现在数据库缓冲池管理中的。
FIFO算法会出现一个叫做Belay异常的现象，就这个现象我们解释如下。
操作系统Clock页面置换算法流程图
替换指针前进一步，指向下一个页框。 (The next frame pointer advances.)
结束(End)
是(Yes)
incoming page number.)
否(No)
替换该页且访问位或使用位=1 (Just after to the use bit is equal to 1 with
incoming page number.)
访问位或使用位=0且替换指针前进一 步，指向下一个页框。
(Just after to the use bit is equal to 0 and next frame pointer advances.)
替换指针的当前位置页面访问位或使用位=0？ (Is the use bit equal to 0 for current position of next
frame pointer?)
直接装入被访问页且访问位或使用位=1
Hale Waihona Puke (Just after to the use bit is equal to 1 with
frame pointer?)
否(No)
否(No)
被访问页访问位或使用位=0？ (Is the use bit equal to 0 for page number?)
是(Yes)
是(Yes)
否(No)
被访问页访问位或使用位=1 (The use bit is equal to 1 for page number.)
操作系统 Clock页面置换算法流程图(Operating System Clock Page Replacement Algorithm Fig.)
开始(Begin)
计算机操作系统分析
将该段释放，包括撤销该进程段表中共享段所
对应的表项，以及执行count:=count - 1操作。
若结果为0，则需由系统回收该共享段的物理内
存，取消段表中的对应表项；否则，则只是取 消调用者进程在共享段表中的有关记录。
3. 分段保护 Segment Protection
• 之后，当又有其它进程要调用该共享段时，只需 在调用进程的段表中，增加一表项，填入该共享 段的物理地址；同时在共享段的段表中，填上进 程名、存取控制等，执行count:=count+1操作。
2. 共享段的分配与回收 Allocation and Return of Shared Segment
2) 共享段的回收
• 一个好的页面调度算法，应具有较低的页面更换频
率。从理论上讲，应将那些以后不再访问的页面换 出，或把那些在较长时间内不会再访问的页面调出。
4.7.1 最佳置换算法和先进先出算法 OPT and FIFO Algorithm
1. 最佳(Optimal)置换算法 OPT算法所选择的被淘汰页面，将是永久不
3. 造成动态分区分配方式浪费内存空间的主要原
因是什么？它可以通过什么办法加以解决。－
－紧凑或拼接
4. 什么是对换？对换的分类：
– 整体对换或进程对换； – 部分对换或页面对换（分段对换）
5. 分页系统是如何将地址空间中的作业划分成若 干个页，它又是如何进行内存分配的？
6. 分页系统的地址转换。掌握分页系统逻辑地址 的结构，为了进行逻辑地址到物理地址的转换， 分页系统必须为每个作业配置什么样的数据结 构并提供哪些硬件支持，为什么引进快表可以 加快分页系统存取指令和数据的速度。 7. 分段存储管理方式。了解由分页发展为分段， 并进一步发展为段页式存储管理方式的主要推 动力是什么，分段和段页式系统是如何管理作 业的地址空间和内存空间的，它们的地址变换 是如何完成的，并应注意对分段系统和分页系 统的比较。
第5章虚拟存储器-填空题
第5章虚拟存储器-填空题1.在请求调页系统中,地址变换过程可能会因为( )、( )和( )等原因而产生中断2.虚拟存储器的基本特征是( )和( ),因而决定了实现虚拟存储器的关键技术是( )和( )3.实现虚拟存储器,除了需要有一定容量的内存和相当容量的外存外,还需要有( )、( )和( )的硬件支持4.为实现请求分页管理;应在纯分页的页表基础上增加( )、( )、( )和( )等数据项。
5.在请求调页系统中要采用多种置换算法,其中OPT是( )置换算法,LRU是( )置换算法,NUR是( )置換算法,而LFU则是( )置换算法,PBA是( )算法。
6. VAX/VMS操作系统采用页面缓冲算法:它采用( )算法选择淘汰页,如果淘汰页未被修改,则将它所在的物理块插到( )链表中,否则便将其插入( )链表中,它的主要优点是可以大大减少( )次数7.在请求调页系统中,调页的策略有( )和( )两种方式。
8.在请求调页系统中,反复进行页面换进和换出的现象称为( ),它产生的原因主要是( )9.分页系统的内存保护通常有( )和( )两种措施。
10.分段系统中的越界检查是通过( )中存放的( )和逻地址中的( )的比较,以表项中的( )和逻辑地址中的( )的比较来实现的11.为实现段的共享,系统中应设置一张( ),每个被共享的段占其中的一个表项其中应包含了被共享段的段名、( )、( )和( )等数据项:另外,还在该表项中记录了共享该段的( )的情况12.在分段系统中常用的存储保护措施有( )、( )、( )三种方式13.在采用环保护机制时,一个程序可以访问驻留在( )环中的数据:可以调用駐留在( )环中的服务14. Intel x86 /Pentium系列CPU可采用( )和( )两种工作模式15. Intel x86 Pentium的分段机制,每个进程用于地址映射的段表也叫做( )，另外当进程运行在特权级别为0的核心态下时,它必须使用( )来进行地址映射16. Intel x86/Pentium的分页机制,采用( )级分页模式,其外层页表也叫做( )三、综合应用题1.请求分页管理系统中,假设某进程的页表内容如下表所示。
考研计算机学科专业基础综合-51_真题-无答案
考研计算机学科专业基础综合-51(总分150,考试时间90分钟)一、单项选择题1. 6个元素以6、5、4、3、2、1的顺序进栈，下列不合法的出栈序列是______。
A. 5、4、3、6、1、2B. 4、5、3、1、2、6C. 3、4、6、5、2、1D. 2、3、4、1、5、62. 用链表方式存储的队列(有头尾指针非循环)，在进行删除运算时______。
A. 仅修改头指针B. 仅修改尾指针C. 头、尾指针都要修改D. 头、尾指针可能都要修改3. 一棵二叉树的前序遍历序列为1234567，它的中序遍历序列可能是______。
A. 3124567B. 1234567C. 4135627D. 21536474. 如图所示的二叉树是______。
A. 二叉判定树B. 二叉排序树C. 二叉平衡树D. .堆5. 含有20个结点的平衡二叉树的最大深度为______。
A. 4B. 5C. 6D. 76. 一个有n个顶点和n条边的无向图一定是______。
A. 连通的B. 不连通的C. 无环的D. 有环的7. 已知有向图G=(V，A)，其中V={a，b，c，d，e}，A={＜a，b＞，＜a，c＞，＜d，c＞，＜d，e＞，＜b，e＞，＜c，e＞}，对该图进行拓扑排序，下面序列中不是拓扑排序的是______。
A. a，d，c，b，eB. d，a，b，c，eC. a，b，d，c，eD. a，b，c，d，e8. 散列表的地址范围为0-17，散列函数为H(k)=kmod17。
采用线性探测法处理冲突，将关键字序列26，25，72，38，8，18，59依次存储到散列表中。
元素59存放在散列表中的地址是______。
A. 8B. 9C. 10D. 119. 排序趟数与序列的原始状态有关的排序方法是______。
A. 插入排序B. 选择排序C. 冒泡排序D. 快速排序10. 对关键字序列{23，17，72，60，25，8，68，71，52}进行堆排序，输出两个最小关键字后的剩余堆是______。
第5章虚拟存储器-题库及参考答案
第5章虚拟存储器-题库及参考答案第5章虚拟存储器－选择题参考答案⼀、单项选择题1.【2012统考真题】下列关于虚拟存储器的叙述中,正确的是()A.虚拟存储只能基于连续分配技术B.虚拟存储只能基于⾮连续分配技术C.虚拟存储容量只受外存容量的限制D.虚拟存储容量只受内存容量的眼制2.请求分页存储管理中,若把页⾯尺⼨增⼤⼀倍⽽且可客纳的最⼤页数不变则在程序顺序执⾏时缺页中断次数会()A.增加B.减少C.不变D.可能增加也可能减少3.进程在执⾏中发⽣了缺页中断,经操作系统处理后,应让其执⾏()指令A.被中断的前⼀条B.被中断的那⼀条C.被中断的后⼀条D.启动时的第⼀条4.【2011统考真题】在缺页处理过程中,操作系统执⾏的操作可能是()Ⅰ.修改页表Ⅱ.磁盘1O Ⅲ.分配页框A.仅Ⅰ、ⅡB.仅ⅡC.仅ⅢD.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ5.【2013统考真题】若⽤户进程访问内存时产⽣缺页,则下列选项中,操作系回统可能执⾏的操作是()Ⅰ.处理越界错Ⅱ.置换页Ⅲ.分配内存A.仅Ⅰ、ⅡB.仅Ⅱ、ⅢC.仅Ⅰ、ⅢD.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ6.虚拟存储技术是()A.补充内存物理空间的技术B.补充内存逻辑空间的技术C.补充外存空间的技术D.扩充输⼊/输出缓冲区的技术7.以下不属于虚拟内存特征的是()A.⼀次性B.多次性C.对换性D.离散性8.为使虚存系统有效地发挥其预期的作⽤,所运⾏的程序应具有的特性是()A.该程序不应含有过多的O操作B.该程序的⼤⼩不应超过实际的内存容量C.该程序应具有较好的局部性D.该程序的指令相关性不应过多9.()是请求分页存储管理⽅式和基本分页存储管理⽅式的区别A.地址重定向B.不必将作业全部装⼊内存C.采⽤快表技术D.不必将作业装⼊连续区城10.下⾯关于请求页式系统的页⾯调度算法中,说法错误的是()A.⼀个好的页⾯调度算法应减少和迎免抖动现象B.FIFO算法实现简单,选择最先进⼊主存储器的页⾯调出C.LRU算法基于局部性原理,⾸先调出最近⼀段时间内最长时间未被访问过的页⾯D. CLOCK算法⾸先调出⼀段时间内被访问次数多的页⾯11考虑页⾯置换算法,系统有m个物理块供调度,初始时全空,页⾯引⽤串长度为P,包含了n个不同的页号,⽆论⽤什么算法,缺页次数不会少于()A.mB.pC.nD. min(n, n)12.在请求分页存储管理中,若采⽤FFO页⾯淘汰算法,则当可供分配的页数增加时,缺页中断的次数()A.减少B.增加C.⽆影响D.可能増加也可能减少13.设主存容量为IMB,外存容量为400MB,计算机系统的地址寄存器有32位,那么虚拟存储器的最⼤容量是()A. IMBB. 401MBC. IMB+232MBD.232B14.虚拟存储器的最⼤容量()A.为内外存容量之和B.由计算机的地址结构决定C.是任意的D.由作业的地址空间决定15.某虚拟存储器系统采⽤页式内存管理,使⽤LRU页⾯替換算法,考虑页⾯回访问地址序列18178272183821317137.假定内存容量为4个页⾯,开给时是空的,则页⾯失效次数是()A.4B.5C.6D.716.导致LRU算法实现起来耗费⾼的原因是()A.需要硬件的特殊⽀持B.需要特珠的中断处理程序C.需要在页表中标明特殊的页类型D.需要对所有的页进⾏排序17.在虚拟存储器系统的页表项中,决定是否会发⽣页故障的是()A.合法位B.修改C.页类型D.保护码18.在页⾯置换策略中,()策略可能引起抖动A. FIFOB. LRUC.没有⼀种D.所有19.虚拟存储管理系统的基础是程序的()理论A.动态性B.虚拟性C.局部性D.全局性20.⽤()⽅法可以实现虚拟存储A.分区合并B.覆盖、交换C.快表D.段合并21.请求分页存储管理的主要特点是()A.消除了页内零头B.扩充了内存C.便于动态链接D.便于信息共享22.在请求分页存储管理的页表中增加了若千项信息,其中修改位和访问位供()参考A.分配页⾯B.调⼊页⾯C.置换算法D.程序访问23.产⽣内存抖动的主要原因是()A.内存空间太⼩B.CPU运⾏速度太慢C.CPU调度算法不合理D.页⾯置换算法不合理24.在页⾯置換算法中,存在 Belady现象的算法是()A.最佳页⾯置换算法(OPT)B.先进先出置换算法(FIFO)C.最近最久未使⽤算法(LRU)D.最近未使⽤算法(NRU)25.页式虚拟存储管理的主要特点是()A.不要求将作业装⼊主存的连续区域B.不要求将作业同时全部装⼊主存的连续区域C.不要求进⾏缺页中断处理D.不要求进⾏页⾯置换26.提供虚拟存储技术的存储管理⽅法有()A.动态分区存储管理B.页式存储管理C.请求段式存储管理D.存储覆盖技术27.在计算机系统中,快表⽤于()A.存储⽂件信息B.与主存交换信息C.地址变换D.存储通道程序28.在虚拟分页存储管理系统中,若进程访问的页⾯不在主存中,且主存中没有可⽤的空闲帧时,系统正确的处理顺序为()A.决定淘汰页→页⾯调出⼀缺页中断⼀页⾯调⼊B.决定淘汰页→页⾯调⼊⼀缺页中断⼀页⾯调出C.缺页中断→决定淘汰页⼀页⾯调出⼀页⾯调⼊D.缺页中断→决定淘汰页→页⾯调⼊→页⾯调出29.已知系统为32位实地址,采⽤48位虚拟地址,页⾯⼤⼩为4KB,页表项⼤⼩为8B,假设系统使⽤纯页式存储,则要采⽤()级页表,页内偏移()位A.3,12B.3,14C.4,12D.4,1430.下列说法中,正确的是()Ⅰ.先进先出(FIFO)页⾯置換算法会产⽣ Belady现象Ⅱ.最近最少使⽤(LRU)页⾯置換算法会产⽣ Belady现象Ⅲ.在进程运⾏时,若其⼯作集页⾯都在虚拟存储器内,则能够使该进程有效地运⾏否则会出现频繁的页⾯调⼊/调出现象IV.在进程运⾏时,若其⼯作集页⾯都在主存储器内,则能够使该进程有效地运⾏则会出现频繁的页⾯调⼊/调出现象A.Ⅰ、ⅢB.Ⅰ、ⅣC.Ⅱ、ⅢD.Ⅱ、Ⅳ31.测得某个采⽤接需调页策略的计算机系统的部分状态数据为:CPU利⽤率为20%,⽤于交换空间的磁盘利⽤率为97.7%,其他设备的利⽤率为5%由此判断系统出现异常,这种情况下()能提⾼系统性能A.安装⼀个更快的硬盘 C.增加运⾏进程数B.通过扩⼤硬盘容量增加交换空间 D.加内存条来增加物理空间容量32.假定有⼀个请求分页存储管理系统,测得系统各相关设备的利⽤率为:CPU的利⽤率为10%,磁盘交换区的利⽤率为99.7%,其他1O设备的利⽤率为5%,下⾯()措施将可能改进CPU的利⽤率Ⅰ.增⼤内存的容量Ⅱ.增⼤磁盘交换区的容量Ⅲ.减少多道程序的度数IV.增加多道程序的度数 V.使⽤更快速的磁盘交换区 VI.使⽤更快速的CPUA.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、IVB.Ⅰ、ⅢC.Ⅱ、Ⅲ、VD.Ⅱ、Ⅵ33.【2011统考真题】当系统发⽣抖动时,可以采取的有效措施是()Ⅰ.撤销部分进程Ⅱ.增加磁盘交换区的容量Ⅲ.提⾼⽤户进程的优先级A.仅ⅠB.仅ⅡC.仅ⅢD.仅Ⅰ、Ⅱ34.【2014统考真题】下列措施中,能加快虚实地址转换的是()Ⅰ.增⼤快表(TLB)容量Ⅱ.让页表常驻内存Ⅲ.增⼤交换区(swap)A.仅ⅠB.仅ⅡC.仅Ⅰ、ⅡD.仅Ⅱ、Ⅲ35.[2014统考真题】在页式虚拟存管理系统中,采⽤某些页⾯置換算法会出回现 Belady异常现象,即进程的缺页次数会随着分配给该进程的页柜个数的增加⽽增加。
整理操作系统的习题 第三版 西安电子科技大学出版社
操作系统整理习题第一章例：设内存中有三道程序A、B、C，它们按A、B、C的优先次序执行。
它们的计算和I/O操作的时间如下表所示（单位：ms）：序假设三道程序使用相同设备进行I/O操作，即程序以串行方式使用设备，试画出单道运行和多道运行的时间关系图（调度程序的执行时间忽略不计）。
在两种情况下，完成这三道程序要花多少时间？分析：若采用单道方式运行这三道程序，则运行次序为A 、 B 、 C ，总的时间为：30+40+10+60+30+10+20+40+20=260ms若采用多道方式运行，其程序运行总时间为：190ms。
第二章1、P82 25题。
我们为临界资源设置一把锁W，当W=1时表示关锁，W=0时表示锁已打开。
试写出开锁原语和关锁原语，并利用它们实现互斥。
解：关锁原语LOCK（W）：While (W=1) DO NO-OP; W:=1;开锁原语UNLOCK(W): W:=0在利用关锁原语和开锁原语实现进程互斥时，可将临界区CS放在其间，即：LOCK（W）；CSUNLOCK（W）；注意：这里的开锁原语和关锁原语存在“忙等”问题。
2、P83 28：在测量控制系统中的数据采集任务时，把所采集的数据送往一单缓冲区；计算任务从该单缓冲区中取出数据进行计算。
试写出利用信号量机制实现两任务共享单缓冲区的同步算法。
解：算法描述如下：Var empty,full:semaphore:=1,0;Buffer:data;BeginParbeginCollect：beginRepeat……collect data in nextp;……wait(empty);buffer:=nextp;signal(full);until false;endComputer：beginRepeatWait(full);nextc:= buffer;signal(empty);compute in nextc;until false;endparendend4、某寺庙，有小和尚、老和尚若干。
页面调度算法实验报告
页面调度算法实验报告引言页面调度算法是操作系统中的重要概念之一，主要用于管理操作系统中的虚拟内存。
虚拟内存是指通过硬盘空间来扩展系统的可用内存空间，将一部分数据放在内存中，将另一部分数据放在硬盘上。
为了高效地管理虚拟内存，需要使用合适的页面调度算法。
在本次实验中，我们将实现三种页面调度算法：先进先出（FIFO），最近最久未使用（LRU），和时钟（Clock）算法。
通过对这些算法的实现和比较，我们将能够更好地理解页面调度算法的原理和效果。
算法介绍1. 先进先出（FIFO）算法：该算法是最简单的页面调度算法之一。
它按照页面进入内存的先后顺序决定删除哪个页面，即最早进入内存的页面被删除。
该算法不考虑页面的使用频率和重要性。
2. 最近最久未使用（LRU）算法：该算法是一种根据页面的使用历史来进行页面调度的算法。
它假设最近一段时间内最久未使用的页面很可能在未来也不会被使用，因此将这些页面优先删除。
3. 时钟（Clock）算法：该算法是一种综合了FIFO算法和LRU算法的页面调度算法。
它使用一个环形链表来存储页面，并使用一个指针指向当前时钟。
当发生页面调度时，指针按照顺时针方向移动，并检查每个页面的访问位。
如果访问位为0，则说明该页面最近未被使用，可以删除；如果访问位为1，则将访问位置为0，表示该页面最近被使用。
实验设计本次实验中，我们将使用python语言实现上述三种页面调度算法，并通过相同的测试数据对它们进行性能比较。
环境配置在开始实验之前，需要安装Python 3.0及以上版本，并确保环境配置正确。
测试数据我们将使用一个虚拟内存大小为4个页面的系统来测试算法的性能。
假设系统会访问一个包含10个页面的访问序列。
访问序列：1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 6, 7, 8实验步骤1. 实现FIFO算法，并对测试数据进行页面调度。
2. 实现LRU算法，并对测试数据进行页面调度。
3. 实现时钟算法，并对测试数据进行页面调度。
操作系统clock算法详解
引用串P342643743634846内存333←666←6444444←4←4←←444←4←477←7←666666←22233←333←3←3←888是否缺页√√√√√√√√√内存及控制信息输入串指针移动情况及帧替换信息是否缺页？内存访问位指针3内存中没有3，需要找到一个帧放入3，√NULL0←指针所指的位置恰好有访问位为0的，NULL0于是就淘汰这个帧，指针下移NULL0内存访问位指针4内存中没有4，需要找到一个帧放入4，√31指针所指的位置恰好有访问位为0的，NULL0←于是就淘汰这个帧，指针下移NULL0内存访问位指针2内存中没有2，需要找到一个帧放入2，√31指针所指的位置恰好有访问位为0的，41于是就淘汰这个帧，指针下移NULL0←内存访指针6内存中没有6，需要找到√问位一个帧放入6，31←指针所指的位置的访问位为1，41将其变成0，再下移21内存访问位指针指针所指的位置的访问位仍为1，30将其变成0，再下移41←21内存访问位指针指针所指的位置的访问位仍为1，30将其变成0，再下移（回到开头）4021←内存访问位指针指针所指的位置恰好有访问位为0的，30←于是就淘汰这个帧，指针下移40 20内存访问位指针4内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，×61指针不变40←20内存访问指针3内存中没有3，需要找到一个帧放入3，√位61指针所指的位置的访问位为1，41←将其变成0，再下移20内存访问位指针61指针所指的位置恰好有访问位为0的，40于是就淘汰这个帧，指针下移（回到开头）20←内存访问位指针7内存中没有7，需要找到一个帧放入7，√61←指针所指的位置的访问位为1，40将其变成0，再下移31内存访问位指针指针所指的位置恰好有访问位为0的，60于是就淘汰这个帧，指针下移40←31内存访问位指针4内存中没有4，需要找到一个帧放入4，√60指针所指的位置的访问位为1，71将其变成0，再下移（回到开头）31←内存访问位指针指针所指的位置恰好有访问位为0的，60←于是就淘汰这个帧，指针下移71 30内存访问位指针3内存中有3，于是3所在帧的访问位变为1，×41指针不变71←30内存访问位指针6内存中没有6，需要找到一个帧放入6，√41指针所指的位置的访问位为1，71←将其变成0，再下移31内存访问位指针指针所指的位置的访问位为1，41将其变成0，再下移(回到开头)7031←内存访问位指针指针所指的位置的访问位为1，41←将其变成0，再下移7030内存访问位指针指针所指的位置恰好有访问位为0的，40于是就淘汰这个帧，指针下移70←30内存访问位指针3内存中有3，于是3所在帧的访问位变为1，×40指针不变6130←内存访问位指针4内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，×40指针不变6131←内存访问位指针8内存中没有8，需要找到一个帧放入8，√41指针所指的位置的访问位为1，61将其变成0，再下移（回到开头）31←内存访问位指针指针所指的位置的访问位为1，41←将其变成0，再下移6130内存访问位指针指针所指的位置的访问位为1，40将其变成0，再下移61←30内存访问位指针指针所指的位置恰好有访问位为0的，40于是就淘汰这个帧，指针下移6030←内存访问位指针4内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，×40←指针不变60 81内存访问位指针6内存中有6，于是6所在帧的访问位变为1，×41←指针不变6081内存访问位指针结束完成缺页9次41←6181。
请求分页系统OPT-LRU-FIFO-CLOCK示例
在一个请求分页系统中，假如系统分配一个作业的物理块数为3，且此作业的页面走向为2 ,3 , 2 ,1 ,5 ,2 ,4 ,5 , 3 2 5 2则OPT,LRU,FIFO,CLOCK算法的页面置换次数为？1.首先是OPT算法的求解过程：2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2页面走向2 2 2 2 2 2 4 4 4 2 2 2物理块13 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3物理块21 5 5 5 5 5 5 5 5物理块3是是否是是否是否否是否否是否缺页是否否否否否是否是否否是否否置换由表中可知缺页次数为6，置换次数为3.OPT通常可保证获得的最低的缺页率，可以利用此算法去评价其他的页面置换算法。
OPT置换算法是一种理想算法，因为人们还无法预知哪一个页面在未来最长时间不再被访问。
2.下面是LRU 页面置换算法求解过程：2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2页面走向2 2 2 2 2 2 2 23 3 3 3物理块13 3 3 5 5 5 5 5 5 5 5物理块21 1 1 4 4 42 2 2物理块3是是否是是否是否是是否否是否缺页是否否否否否是否是否是是否否置换由表中可知缺页次数为7，置换次数为4.LRU置换算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。
LRU需要寄存器或栈的硬件支持。
3.下面是FIFO 页面置换算法求解过程： 页面走向 2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2 物理块1 2 2 2 2 5 5 5 5 3 3 3 3 物理块2 3 3 3 3 2 2 2 2 2 5 5 物理块31 1 1 4 4 4 4 42 是否缺页 是 是 否 是 是 是 是 否 是 否 是 是 是否置换否 否否否是是是否是否是是由上表可知：缺页次数为9次，页面置换次数为6次。
FIFO 总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。
4.下面是CLOCK 页面置换算法求解过程：（括号内的0,1表示访问标记。
简单clock页面置换算法
简单clock页面置换算法
简单clock页面置换算法，也称为基于时钟算法（Clock Algorithm），是一种经典的页面置换算法，适用于内存中采用循环队列的时钟数据结构。
算法流程如下：
1. 初始化一个循环队列，存放物理内存中的页框，将每个页框的使用位（也称为标志位或位R）初始化为0。
2. 当需要置换页面时，从队列的当前位置开始循环检查每个页框的使用位。
3. 如果某一帧的使用位为0，表示该页框没有被访问过，可以将其置换出去。
4. 如果某一帧的使用位为1，表示该页框被访问过，将其使用位设置为0，并将当前位置向后移动一位。
5. 重复步骤3和4，直到找到需要置换的页框。
6. 利用找到的空闲页框或置换出的页框，将新的页面加载到内存中。
简单clock页面置换算法的特点是使用一个循环队列来维护页面的访问顺序，当缺页中断发生时，可以快速找到一个可以替换的页面。
同时，通过使用使用位来判断页面是否被访问过，能够较好地反映页面的使用情况，提供一定程度的优化。
然而，由于该算法只关注了页面的使用位，没有考虑页面的访问时间等因素，因此在某些场景下可能会导致较高的页失效率。
操作系统习题及答案四
四、计算题1、某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB ，内存为16KB 。
假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下：则逻辑地址0A5C(H)所对应的物理地址是什么？要求：写出主要计算过程。
1．解：页式存储管理的逻辑地址分为两部分：页号和页内地址。
由已知条件“用户编程空间共32个页面”，可知页号部分占5位；由“每页为1KB”，1K=210，可知内页地址占10位。
由“内存为16KB”，可知有16块，块号为4位。
逻辑地址0A5C （H ）所对应的二进制表示形式是：000 1010 0101 1100，根据上面的分析，下划线部分为页内地址，编码 “000 10” 为页号，表示该逻辑地址对应的页号为2。
查页表，得到物理块号是11（十进制），即物理块地址为：10 11，拼接块内地址10 0101 1100，得10 1110 0101 1100，即2E5C （H ）。
2、对于如下的页面访问序列：1， 2， 3， 4， 1， 2， 5， 1， 2， 3， 4， 5当内存块数量为3时，试问：使用FIFO 、LRU 置换算法产生的缺页中断是多少？写出依次产生缺页中断后应淘汰的页。
（所有内存开始时都是空的，凡第一次用到的页面都产生一次缺页中断。
要求写出计算步骤。
） 2．解：采用先进先出（FIFO ）调度算法，页面调度过程如下：页面次序主存 页面 情况共产生缺页中断9次。
依次淘汰的页是1、2、3、4、1、2。
采用最近最少使用（LRU ）调度算法，页面调度过程如下： 共产生缺页中断10次。
依次淘汰的页是1、2、3、4、5、1、2。
3、下表给出了某系统中的空闲分区表，系统采用可变式分区存储管理策略。
现有以下作业序列：96K 、20K 、200K 。
若用首次适应算法和最佳适应算法来处理这些作业序列，试问哪一种算法可以满足该作业序列的请求，为什么?空闲分区表页面次序1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5 主存 页面 情况3．解：若采用最佳适应算法，在申请96K 存储区时，选中的是5号分区，5号分区大小 与申请空间大d,-致，应从空闲分区表中删去该表项；接着申请20K 时，选中1号分区，分配后1号分区还剩下12K ；最后申请200K ，选中4号分区，分配后剩下18K 。
操作系统试题 - 计算题
四、计算题1. 这是一个从键盘输入到打印机输出的数据处理流图，其中键盘输入进程通过缓冲区buf1 把输入数据传送给计算进程，计算进程把处理结果通过缓冲buf2 传送给打印进程。
buf1 和buf2 为临界资源，试写出键盘输入进程，计算进程及打印进程间的同步算法。
（10分）输入进程→ buf1 →计算进程→ buf2 →打印进程解答：从键盘输入到打印机输出的数据传送过程，可以看作是由键盘输入进程到计算进程，以及由计算进程到打印输出进程这两个数据传送进程所组成。
其中，对键盘输入进程而言，计算进程是消费者进程；而对打印输出进程而言，计算进程又是生产者进程。
据此可将它们之间的同步问题描述如下：var：mutex1，mutex2，empty1，empty2，full1，full2：=1，1，1，1，0，0；IP:beginrepeatP(empty);P(mutex1);input a charcter from keyboard;Add to buffer;V(mutex1);V(full);until falseendCP:beginrepeatP(full);P(mutex1);Take a charactor form buffer1;Add to ch1;V(mutex1);V(empty1);P(empty2);P(mutex2);Take a charactor form ch1;Add to buffer2;V(mutex2);V(full2);until falseendOP:beginrepeatp(full2);P(mutex2);Take a charactor from buffer2;Add to printer controler;start printer;V(mutex2);V(empty2);until falseend3．设系统有三种类型的资源，数量为(4，2，2)，系统中有进程A，B，C按如下顺序请求资源：进程A申请(3，2，1)进程B申请(1，0，1)进程A申请(0，1，0)进程C申请(2，0，0)请你给出一和防止死锁的资源剥夺分配策略，完成上述请求序列，并列出资源分配过程，指明哪些进程需要等待，哪些资源被剥夺。
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若循环链表存在当前访问页时（访问页在某物理块中），直接将其访问位改为1，指针p 不移动（命中后指针不移动）；否则，若当前p指针指向页面的访问位为0，则淘汰该页，调入新页，将其访问位改为1，指针p 移到下一个物理块；若当前p指针指向页面的访问位为1，则将其访问位改为0，并移动p指针到下一个物理块，并重复查找。
假设系统为某进程分配了3个物理块，考虑页面走向为：7、0、1、2、0、3、0、4，求采用CLOCK页面淘汰算法时缺页中断的次数。
表1-1 CLOCK算法的详细流程
基本分页管理方式中有效访问时间的计算
有效访问时间（EAT ），是指给定逻辑地址找到内存中对应物理地址单元中的数据所用的总时
间
（1） 没有快表的情况
访存一次所需的时间为t ，有效访问时间分为：查找页表找到对应页表项，需要访存一次，消耗时间t ；通过对应页表项中的物理地址访问对应内存单元，需要访存一次，消耗时间t 。
因此，EAT=t+t=2t （2） 存在快表的情况
设访问快表的时间为a ，访存一次时间为t ，快表的命中率为b ，则有效访问时间分为：查找对应页表项的平均时间()(1)a b t a b ⨯++-。
其中a 表示快表命中所需的查找时间；t+a 表示查找快表未命中时，需要再访存读取页表找到对应页表项，两种情况的概率分别为b 和1-b ，可以计算得到期望值，即平均时间。
通过页表项中的物理地址访存一次取出所需数据，消耗时间t 。
因此，()(1)EAT a b t a b t =⨯++-+
请求分页管理方式中有效时间的计算
与基本分页管理方式相比，请求分页管理方式中多了缺页中断这种情况，需要耗费额外的时间，因此计算有效访问时间时，要将缺页这种情况考虑进去。
首先考虑要访问的页面所在的位置，有如下三种情况。
访问的页在主存中，且访问页在快表中（在快表中就表明在内存中），则EAT=查找快表
时间+根据物理地址访存时间=a+t
●访问的页在主存中，但不在快表中，则EAT=查找快表时间+查找页表时间+修改快表时
间+根据物理地址访存时间=a+t+a+t=2(a+t).
●访问的页不在主存中（此时也不可能在快表中），即发生缺页，设处理缺页中断的时间
为T（包括将该页调入主存，更新页表和快表时间），则EAT=查找快表时间+查找页表时间+处理缺页时间+查找快表时间+根据物理地址访存时间=a+t+T+a+t=T+2(a+t)
接下来加入缺页率和命中率，将上述3种情况组合起来，形成完整的有效访问时间计算公式。
假设快表的命中率为d，缺页率为f，则
EAT=查找快表时间+d⨯根据物理地址访存时间+（1-d）⨯[查找页表时间+f⨯(处理缺页时间+查找快表时间+根据物理地址访存时间)+（1-f）⨯(修改快表时间+根据物理地址访存时间)]= +⨯+-++++-+
a d t d t f T a t f a t
(1)[()(1)()]
(1)快表访问和修改时间
如果没说明，就表示没有快表，则命中率和访问时间=0就可以；忽略访问和修改时间，则访问时间a=0
(2)关于处理缺页中断时间T的计算
如果题目中没有说明被置换出的页面是否被修改，则缺页中断时间统一为一个值T。
如果题目中说明了被置换的页面分为修改和未修改两种不同的情况，假设被修改的概率为n，处理被修改的页面时间为T1，处理为被修改的页面时间为T2，则处理缺页时间=⨯+-⨯
1(1)2
T n T n T。