操作系统教程第六版——第三章课后作业
1.思考题
（1）什么是逻辑地址？什么是物理地址？
（2）什么是地址转换？哪些方法可以实现地址转换？
（3）什么是存储保护？在分区存储管理中如何实现分区的存储保护？
（4）在页式存储器中实现程序共享时，共享程序的页号是否一定要相同？为什么？
（5）试述页式虚拟存储管理的实现原理。
（6）什么是抖动？试述抖动产生的主要原因。
2.应用题
（1）某虚拟存储器基于缓存、内存、外存实现。如果数据在缓存中，访问数据需要 A ns；如果数据在内存中，则另外需要B ns将其装人缓存；如果数据在外存中，则还需要C ns 将其读人内存。假设缓存命中率为(n-1)/n，内存命中率为(m-1)/m，则数据的平均访问时间是多少？
（2）在可变分区存储管理方式下，如题图 3-1 所示，内存中有两个空闲区。现有大小分别为30 KB、70 KB、50 KB 的作业依次发出请求，分别使用最先适配、最坏适配和最优适配算法处理这个作业序列，请向哪种算法可以满足所有作业的分配要求？为什么？
题图 3-1
（3）设某系统中作业J1、J2、J3占用内存的情况如题图3-2 所示。现有一个长度为20 KB 的作业J4要装入内存，当采用可变分区存储管理时，请回答：①J4装入前的内存已分配表和末分配表的内容。②写出装入J4的工作流程，并说明采用了何种分配算法。
（4）某一页式存储管理系统，假设其页表全部存放在内存中。① 若访问内存的时间为120 ns，那么访问一个数据的时间是多少？② 若增加一个快表，无论命中与否均需20 ns的开销，假设快表的命中率为80%，则此时访问一个数据的时间是多少？
① 120*2=240ns
② (120+20)*0.8+(120+120+20)*0.2=164ns
（5）在一个有快表的页式虚拟存储管理系统中，设内存访问周期为 1 μs，内外存传送一个页面的平均时间为5 ms。已知快表的命中率为75%，缺页中断率为 10%，忽略快表访同时间，计算内存的有效存取时间。
1*0.75+2*0.15+(5000+2)*0.1=0.75+0.3+500.2=501.25us
（6）采用 LRU 页面调度算法的页式虚拟存储管理系统，其页面尺寸为 4 KB，内存访向时间为100 ns，快表访问时间为20 ns，缺页中断处理耗时 25 ms。现有一个长度为30 KB 的进程P进入系统，分配给P 的页框有3块，进程的所有页面都在进行时动态装入。若P访问快表的命中率为 20%，对于页面号访向序列 7-0-1-2-0-3-0-4-2-3-0-3-2-1-2-0-1-7-0-1，计算平均有效访问时间。
页号 7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 7 0 1 页框号1 7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 7 0 1 页框号2 7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 7 0 页框号3 7 0 1 2 2 3 0 4 2 2 0 3 3 1 2 0 1 7 命中 否 否 否 否 是 否 是 否 否 否 否 是 是 否 是 否 是 否 是 是 系统缺页率：12/20=0.6
访问时间：(100+20)*0.2+(100+100+20)*0.8*(1-0.6)+(100+100+20+2500)*0.8*0.6
（7）在某页式虚拟存储管理系统中，用户编程空间为32个页，页面大小为1 KB，内存空间为16 KB。如果应用程序有10页长，且己知页号为0—3的页已依次分得页框号为4、7、8、10的页框，试把逻辑地址 0AC5H 和 1AC5H 转换成对应的物理地址（十六进制表）。
已知页面大小为1KB，则页内偏移有10位。
0AC5H 的二进制为： 0000 1010 1100 0101，高六位为页号：0000 10，即为2，对应页框号为8，故物理地址为：0010 0010 1100 0101，即为：22C5H
1AC5H 的二进制为： 0001 1010 1100 0101，高六位为页号：0001 10，即为6，页号6对应页框号不在内存空间上（缺页），无物理地址。
（8）在一个页式虛拟存储管理系统中，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。分别使用 FIFO、OPT 和 LRU 页面调度算法，对于分配给程序3个页框的情况，求出访向过程中所发生的缺页中断次数和缺页中断率。
（9）在一个页式虛拟存储管理系统中，进程访问地址的序列为 10-11-104-170-73-305-180-240-244-445-467-366。请回答：① 如果页面大小为 100 B，给出页面访向序列；② 若进程分得3个页框，采用 FIFO 和 LRU 页面调度算法，计算缺页中断率。
① 1-1-2-2-1-4-2-3-3-5-5-4
（10） 假设一个进程分配到 4 个页框，每页的装入时间、最后访问时间、访向位 R、修改位 D 如下表所示（所有数字为十进制，且从0开始），当进程访向第4 页时，产生缺页中断。请分别使用 FIFO 和LRU 页面调度算法，写出缺页中断服务程序选择换出的页面。
|
页 |
页框 |
装入时间 |
最后访问时间 |
R |
D |
|
2 |
0 |
60 |
161 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
130 |
160 |
0 |
0 |
|
0 |
2 |
26 |
162 |
1 |
0 |
|
3 |
3 |
20 |
163 |
1 |
1 |
FIFO 页面调度算法:3
LRU 页面调度算法:1
（11）已知数组 int A[100][100]；其元素按行存储。在虛拟存储管理系统中，采用 LRU 页面调度算法，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中。
程序 A：
for (int i=0; i<100; i++)
for(int j=0; j<100; j++)
A[i,j] = 0;
程序 B：
for (int j=0; j<100; j++)
for(int i=0; i<100; i++)
A[i,j] = 0;
分别计算程序A和程序B在执行过程中的缺页中断次数。
一个进程在内存中有3个页，且其中的1页用于存 放程序，则用作存放数据的页面只有2个。 数组A中有10000个整数，每页 存放200个整数，故数组占用空间50页。
程序A： 程序A对数组A的访问是按行进行，即按照存储顺序进行。所以只有在访问每一页的第一个数据时会缺页，同一页的其他数据不会发生缺页，故程序A的缺页次数为50。
程序B： 程序B对数组A的访问是按列进行，而数组A每行有100个数据，每页可以存放200个数据，因此每页中有2个 数据属于同一列，每次缺页中断调进一页时，只有其中的 2个数据被赋予0值，即程序B对数组A每两次访问会遇到一次缺页。200/100=2,10000/2=5000,故缺页次数为5000.
（12）给定某段式存储器的段表如下：
|
段号 |
段首址 |
段长 |
|
0 |
219 |
600 |
|
1 |
2300 |
14 |
|
2 |
90 |
100 |
|
3 |
1327 |
580 |
|
4 |
1952 |
96 |
试计算以下二维逻辑地址<段号，段内位移>对应的物理地址(以十六进制表示）：
①<0, 430>；②<3, 400>; ③ <1, 1>; ④ <2, 500>; ⑤ <4, 42>。
物理地址=段首地址+段内偏移
①649；②1727; ③ 2301; ④ 越界（500>100(该段段长)）; ⑤ 1994。
假设一个任务被划分成4个大小相等的段，每段包含8个页表，页面大小为2 KB。请问在这一段页式存储管理系统中：
① 每段的最大尺寸是多少？
2*8=16KB
② 此任务的逻辑地址空间最大是多少？
4*16=64KB
③若此任务访同逻辑地址为5ABCH 的一个数据，请将该逻辑地址转化为“段号:页号|页内地址”的形式。
5ABCH 对应二进制 0101 1010 1011 1100
页面大小为2 KB，故低11位为页内偏移，高5位为页号 01011，即11。
第12到14位为页号，高两位为段号。
01：011 | 010 1011 1100
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