操作系统存储管理习题

（ 1 ）可能已出现了抖动现象，应减少系统的 进程数； （ 2 ）系统比较正常，可考虑适当增加进程数 以提高资源利用率； （ 3 ） CPU 和磁盘的利用率都较低，必须增加 并发进程数。
在内存管理中，“内零头”和“外零 头”各指的是什么？在固定式分区分 配、可变式分区分配、页式虚拟存储 系统、段式虚拟存储系统中，各会存 在何种零头？为什么？

• 当系统对数据进行存取时，有3种可能性。 • 1、所存取的数据的页面在内存，其页表项已经存 储到快表，此时存取数据的时间是：查询快表的时间 +存取内存数据的时间=1us+8us= 9us • 2、所存取的数据的页面在内存，但是其页表项没 有存储到快表，没有命中快表，此时存取数据的时间 是：查询页表的时间+存取内存数据的时间=8us+8us= 16us • 3、所存取的数据的页面不在内存，发生缺页中断， 此时存取数据的时间是： • 查询页表的时间+缺页中断的时间+访问页表的时 间+存取内存数据的时间 =8us+20us+8us+8us = 44us

P=3000/1024=2 W=3000 mod 1024=952 A=3000=(2,952)


查页表2号页在1号块，所以物理地址为 M=1024*1+952=1976 对于逻辑地址5012


P=5012/1024=4 W=5012 mod 1024=916

因页号超过页表长度，该逻辑地址非法。
第四章第五章 存储管理习 题
1、某系统采用动态分区存储管理技术，某时刻内 存中有三个空闲区，它们的首地址和大小分别为： 空闲区1 (100KB,10KB) 空闲区2(200KB,30KB) 空闲区3 (300KB,15KB) (1)画出该时刻内存分配图； (2)用首次适应法和最佳适应法画出此时的空闲分区 链； (3)有如下作业序列： 作业1 需求15KB，作业2 需求16KB， 作业3 需求10KB， 用哪种算法能将该作业序列装入内存？(给出简要分 配过程)
页号
块号
0 1 2 3
2 3 1 6
为了描述方便，设页号为P，页内位移为W，逻辑地 址为A，内存地址为M，页面大小为L，

根据 P=int(A/L) W=A mod L 对于逻辑地址1011

P=int(1011/1024)=0 W=1011 mod 1024=1011 A=1101=(0,1101)
• 当对某一数据进行4次连续读取时： 第1次可能的时间分别为：1us+8us= 9us； 8us+8us= 16us；8us+20us+8us+8us=44us。 第2次时，对应页面的页表项已经交换到快 表中。因为存取是连续的，不存在页面被淘汰 的可能性，所以第2次、第3次、第4次的存取 时间是一样的，消耗的时间为1us+8us= 9us。
0 1 2 3
1 1 1 0
逻辑地址 [0， 65]：对应的主存地址为 600＋ 65＝ 665。 逻辑地址 [1 ， 55] ：因段内地址超过段长，所以 产生段地址越界中断。
段号 段长 （容量） 200 50 100 150 主存起 始地址 600 850 1000 — 状态
0 1 2 3
1 1 1 0




内零头（又称内部碎片）：给一个作业分配的存 储块长度为n，在其中存储的作业长度为m，则剩 下的长度为（n-m）的空间，成为该存储块的内 部碎片； 若存储块长度为n，在该系统所采用的调度算法 下，较长时间内无法选出一道长度不超过该块的 作业，则称该块为外零头（外部碎片）。 在固定式分区分配中两种零头均会存在，因为空 间划分是固定的，无论作业长短，存储单元均不 会随之变化，若作业短而存储块长则产生内零头， 若作业长而存储块短则产生外零头。 在可变式分区分配中只有外零头而无内零头，因 为空间划分是依作业长度进行的，是要多少给多 少，但剩下的部分太短而无法再分，则称为外零 头。
逻辑地址 [2 ， 90] ：对应的主存地址为 1000 ＋ 90 ＝1090。 逻辑地址[3， 20]：因为状态位为 0，即该段在辅 存中，所以产生缺段中断。
段号 段长 （容量）
200 50 100 150
主存起 始地址
600 850 1000 —
状态
0 1 2 3
1 1 1 0
7、有一计算机系统，内存容量为512K，辅存容量 为2G，逻辑地址形式为：段号29~20bit 段内地址 19~0bit。求其虚拟存储器的实际容量？(*)
设可接受的最大缺页率为p，则有 1us×0.7+ 命中快表 2us×(1-0.7-p)+ 命中页表 (0.4×8ms+0.6×20ms) × p 缺页 =2us 即 0.7+0.6-2p+3200p+1200p=2 15198p=0.7 p=0.000046
11、在分页存储管理系统中，存取一次内存的时间 是8us，查询一次快表的时间是1us，缺页中断的时 间是20us。 假设页表的查询与快表的查询同时进行，当查询页 表时，如果该页在内存Βιβλιοθήκη Baidu快表中没有页表项，系统 将自动把该页页表项送入快表。
5、考虑一个分页存储器，其页表存放在内存。(*) （ 1 ）若内存的存取周期为 0.6us ，则 CPU 从内存取 一条指令（或一个操作数）需多少时间？ （2）若使用快表且快表的命中率为 75％，则内存的 平均存取周期为多少？ 假定访问快表的时间可以忽略不计 •（1）因为页表放在内存，故取一条指令（或一个操 作数）须访问两次内存，所以需0.6us×2 = 1.2us的时 间。 •（2）这里假定访问快表的时间可以忽略不计，命中 快表时取数只要一次访存，故此时的平均存取周期为 •0.6us×0.75+1.2us×(1-0.75)=0.75us •关键 : 要知道访问快表的时间可以忽略不计和平均存 取周期的概念。
(1)
100K
110K 200K 230K 300K 315K 15KB 30KB
10KB
(2) 100K
首次适应法 10KB 200K 30KB 300K 15KB ^
最佳适应法
100K
10KB 300K
15KB 200K
30KB ^
(3)
100K 10KB 100K 110K 200K 215K 230K 300K 15KB 315K 15KB 10KB
一个作业最多可保留3个页面在内存。
现开始执行一作业，系统连续对作业的２、４、5、 ２、7、6、4、2各页面的数据进行1次存取，如分别 采用FIFO算法和最优页面置换算法，求每种算法下 存取这些数据需要的总时间 ？



LRU 第2页面：20＋8*3 第4页面：20 +8*3 第5页面：20 +8*3 第2页面：8+1 第7页面：20 +8*3 第6页面：20+8*3 第4页面：20+ 8*3 第8页面：20+8*3 因此总的时间是（20＋8*3）*7+（8+1）=317
首 次 适 应 法
110K 200K 230K 300K 315K
30KB
作业1 15KB
100K
最 110K 佳 适 200K 应 230K 法
300K 315K
10KB
100K 110K 200K 216K 230K 300K
作业3
30KB
作业2 14KB
15KB
315K
作业1
2 、考虑一个由 8 个页面，每页 1K 字节组成 的逻辑空间，把它映射到由 32 个物理块组 成的存储器。问： （1）有效的逻辑地址有多少位？ （2）有效的物理地址有多少位？

10、一个使用快表的页式虚存，（1） 快表的命中率为70％，内存的存取周 期为1us；（2）缺页时，若内存有可 用空间或被置换的页面在内存未被修 改过，则处理一个缺页需8ms，否则 需20ms，假定被置换的页面60％是属 于后一种情况。 问：为了保证有效存取时间不超过2us， 问可接受的最大缺页率是多少？




虚拟内存的实际大小由系统的逻辑地址结构、 主存、辅存容量共同决定。 虚拟内存容量的理论值是210 *220=1G； 最大段内地址为220=1M，超过512K的内存容量， 故最大实际段长为512k而不是1M。 所以可计算虚拟存储容量为 210 *512K =210 *0.5M=0.5G。 0.5G<2G，因此虚拟存储器的实际容量是0.5G。
6 、某段式存储管理系统中，有一作业的段表 （ SMT ）如下表所示，求逻辑地址 [0 ， 65] ， [1 ， 55]，[2，90]，[3，20]对应的主存地址（按十进 制）。（其中方括号中的第一个元素为段号，第 二个元素为段内地址）
段号 段长 （容量） 200 50 100 150 主存起 始地址 600 850 1000 — 状态
4、某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存 16KB。试问： （1）逻辑地址的有效位是多少？ （2）物理地址需要多少位？ （3）假定某时刻系统用户的第0，1，2，3页分别分配的物理 块号为5，10，4，7，试将虚地址0A5C和093C变换为物理地 址。




（1）程序空间的大小为32KB，因此逻辑地址的有效位数 是15位。 （2）内存储空间的大小是16KB，因此物理地址至少需要 14位。 （3）页面大小为1KB，虚地址0A5C( 000101001011100) 表示页号为00010，页内地址是1001011100。该页在内存 的第4块，即块号为0100，因此0A5C的物理地址是 01001001011100，即125CH。 （4）用同样的方法可以求得，093C的物理地址是113CH。




OPT 第2页面：20＋8*3 第4页面：20 +8*3 第5页面：20 +8*3 第2页面：8+1 第7页面：20 +8*3 第6页面：20+8*3 第4页面：8+1 第8页面：8+1 因此总的时间是 (20＋8*3）*5 +(8+1)*3=247
12、在某分页虚存系统中，测得CPU和磁盘的利用 率如下，试指出每种情况下的问题和措施。* (1) CPU的利用率为15％，盘利用率为95％； (2) CPU的利用率为88％，盘利用率为3％； (3) CPU的利用率为13％，盘利用率为5％。
9、考虑一个有快表的请求分页系统 设内存的读写周期为1us, 内外存之间传送一个页面的平均时间 为5ms， 其中， 80%情况下命中快表，10%情 况下页面失效（缺页） 求内存的有效存取时间。(*)
内存的有效存取时间EAT(Efficent Access Time)也叫平均存取时间AAT(Average Access Time)，其计算公式如下： EAT＝命中快表时的存取时间×快表命中率 ＋命中内存时的存取时间×内存命中率 ＋页面失效时的存取时间×页面失效率 将题中的已知条件代入可得 EAT=1us×80% +2us×（100-80-10）% +(1us+5000us+1us+1us)×10% =0.8us+0.2us+500.3us =501.3us


查页表0号页在2号块，所以物理地址为 M=1024*2+1101= 3059。 对于逻辑地址为2148

P=2148/1024=2 W=2148 mod 1024=100 A=2148=(2,100)

查页表2号页在1号块，所以物理地址为 M=1024*1+100=1124。

对于逻辑地址为3000
• 解此题的关键是要知道在分页管理中，“ 页”和“块”是一样大小的，这样才知道物 理存储器是32K。 • （1）逻辑地址有13位 （2）物理地址有15位
3、若在一分页存储管理系统中，某作业的页表如下 所 示 。 已 知 页 面 大 小 为 1024 字 节 ， 试 将 逻 辑 地 址 1011，2148，3000，5012转化为相应的物理地址。


8、在请求分页存储管理系统中，存取一次 内存的时间是8us，查询一次快表的时间是 1us，缺页中断的时间是20us， 假设页表的查询与快表的查询同时进行 。 当查询页表时，如果该页在内存但快表中 没有页表项，系统将自动把该页页表项送 入快表。(*) 1、求对某一数据进行一次存取可能需要的 时间？ 2、连续对同一页面上的数据进行4次连续 读取，求每次读取数据可能需要的时间?