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  • 一个请求分页系统中,采用LRU页面置换算法时 [2012统考真题]某请求分页系统的页面置换策略如下 某系统有4个页框,某个进程的页面使用情况见下表,问采用FIFO、LRU、简单CLOCK和改进型CLOCK置换算法,将会替换哪...

    3.1.6

    • 第十题

    某一页式系统,其页表存放在主存中:
    1)若对主存的一次存取需1.5us,问实现一次页面访问时存取时间是多少?
    2)若系统有快表且其平均命中率为85%,而页表项在快表中的查找时间可
    忽略不计,试问此时的存取时间为多少?

    解: 1)共需访存两次:
    ①访问页表(存放在主存中),得到物理地址。
    ②根据物理地址访问主存存取数据。
    故存取时间EAT=2×1.5μs=3μs
    2)EAT=d*(t+0)+(1-d)*(t+t)=0.85×1.5+0.15×2×1.5=1.725μs。







    3.2.9

    • 第五题

    [2009统考真题]请求分页管理系统中,假设某进程的页表内容如下表所示。

    进程 页框(Page Frame)号 有效位(存在位)
    0 101H 1
    1 0
    2 254H 1

    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(LRU)置换算法和局部淘汰策略。假设:①TLB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)依次访问上述三个虚拟地址,各需多少时间?给出计算过程。
    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。

    解:
    1)由于页面大小为4KB=212KB,故逻辑地址末尾12位表示页内偏移W,前4位表示页号P。
    设访问内存时间为t,查找快表时间为a,处理缺页中断的时间为T。

    对于逻辑地址2362H,其表示的页号为2,访问次序依次为:访问TLB未命中(10ns); 访问页表命中2号页面,并将页表项副本放入TLB(100ns),得到物理地址,访问内存(100ns)。

    • 故逻辑地址2362H的访问时间为:EAT=a+t+t=10+100+100=210ns;

    对于逻辑地址1565H,其表示的页号为1,访问次序依次为,访问TLB未命中(10ns);访问页表未命中(100ns);发生缺页中断(108ns);访问TLB命中1号页面(10ns);得到物理地址访问内存(100ns)。此时驻留集已满(0号页面和2号页面)

    • 故逻辑地址1565H的访问时间为
    • EAT=a+t+T+a+t=T+2×(a+t)=108+2×(100+10)=100000220ns。

    对于逻辑地址25A5H,其表示的页号为2,访问次序依次为:访问TLB命中二号页面(10ns);得到物理地址访问内存(100ns)。

    • 故逻辑地址25A5H的访问时间为:EAT=a+t=10+100=110ns;


    2) 访问逻辑地址1565H时由于驻留集已满(0号页面和2号页面)。故应从页表中淘汰一个页面,根据LRU算法,2号页面刚被使用过,故淘汰0号页面,将1号页面调入获得内存块号101H。

    • 则地址由内存块号和页内偏移量拼接得到物理地址为:101565H。



    • 第十题

    在一个请求分页系统中,采用LRU页面置换算法时,假如一个作业的页面走向为1,3,2,1,1,3,5,1,3,2,1,5,当分配给该作业的物理块数分别为3和4时,试计算在访问过程中发生的缺页次数和缺页率。

    解:1)当内存块数为3时LRU算法缺页情况如下表:

    访问串 1 3 2 1 1 3 5 1 3 2 1 5
    内存块1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
    内存块2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 5
    内存块3 2 2 2 2 5 5 5 2 2 2
    缺页
    • 由上表可知,缺页次数为6次,则缺页率f=6/12*100%=50%。

    2)当内存块数为4时LRU算法缺页情况如下表:

    访问串 1 3 2 1 1 3 5 1 3 2 1 5
    内存块1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
    内存块2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
    内存块3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
    内存块4 5 5 5 5 5 5
    缺页
    • 由上表可知,缺页次数为4次,则缺页率f=4/12*100%=33%。



    • 第十三题

    [2012统考真题]某请求分页系统的页面置换策略如下:从0时刻开始扫描,每隔5个时间单位扫描一轮驻留集(扫描时间忽略不计)且本轮未被访问过的页框将被系统回收,并放入空闲页框链尾,其中内容在下一次分配之前不清空。当发生缺页时,若该页曾被使用过且还在空闲页链表中,则重新放回进程的驻留集中;否则,从空闲页框链表头部取出一个页框。忽略其他进程的影响和系统开销。初始时进程驻留集为空。目前系统空闲页的页框号依次为32,15,21,41。

    进程P依次访问的<虚拟页号,访问时刻>为<1,1>,< 3,2>,<0.4>,<0.6>,<1,11>,<0,13>,<2,14>。请回答下列问题:
    1)当虚拟页为<0,4>时,对应的页框号是什么?
    2)当虚拟页为<1,11>时,对应的页框号是什么?说明理由。
    3)当虚拟页为<2, 14>时,对应的页框号是什么?说明理由。
    4)这种方法是否适合于时间局部性好的程序?说明理由。

    解: 依题意可列出驻留集及进程变化情况表

    在这里插入图片描述
    故由上表可知:

    • 1)虚拟页为<0,4>时,对应的页框号为21。
      <0,4>为第三个访问,此时页匡量表指针指向21号内存块。

    • 2)虚拟页为<1,11>时,对应的页框号为32。
      <1,11>为第五个访问,此时已经扫描两次(5时刻、10时刻);5时刻扫描时,1、3、0号虚拟页号在1-5时刻内均被访问过,故仍在驻留集。10时刻扫描时,0号虚拟页在6-10时刻内被访问,1、3号虚拟页未被访问,故将1、3号虚拟页假如空闲页链表中。在访问<1,11>时,发现1号虚拟页在空闲页框链表中,故将其取出重新放回进程驻留集中。
      故其对应的内存块号仍为32。

    • 3)虚拟页为<2,14>时,对应的页框号为41。
      <2,14>为第七个访问,此时发生缺页,故从空闲页框链表表头(即页框链表指针所指的空闲页框号)取出空闲页框号为41的空闲页框。

    • 4)该方法适用于时间局部性好的程序,因为时间局部性越好,在有限的进程驻留集下重复从空闲页框链表中取回页表项到驻留集的几率就越大。




    • 第十四题

    某系统有4个页框,某个进程的页面使用情况见下表,问采用FIFO、LRU、简单CLOCK和改进型CLOCK置换算法,将会替换哪一页?
    其中,R是读标志位,M是修改标志位。

    页号 装入时间 上次引用时间 R M
    0 126 276 0 0
    0 230 260 1 0
    0 120 272 1 1
    0 160 280 1 1

    解:

    • FIFO算法:替换2号页面。
      由于2号页面最先装入内存,故由先进先出置换算法特性,会将2号页面进行替换。
    • LRU算法:替换1号页面。
      即最近最久未用置换算法,根据上次引用时间可知,1号页面最近最久未被使用,故应将1号页面进行替换。
    • CLOCK算法:替换0号页面。
      页面装入内存次序依次为2、0、3、1号页面。发生缺页执行替换算法时,指针指向2号页面,但R=1故将其修改为0,指针指向0号页面,因R=0故将0号页面进行替换。
    • 改进型CLOCK算法:替换0号页面。
      页面装入内存次序依次为2、0、3、1号页面。发生缺页执行替换算法时,指针指向2号页面,RM为11,将其修改为01,指针指向0号页面,因RM为00故将0号页面进行替换。


    • 第十六题

    [2010统考真题]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。若某进程最多需要6页(Page)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( Page Frame),见下表。在装入时刻260前,该进程的访问情况也见下表(访问位即使用位)。

    页号 页框号 装入时刻 访问位
    0 7 130 1
    1 4 230 1
    2 2 200 1
    3 9 260 1

    当该进程执行到时刻260时,要访问逻辑地址为17CAH的数据。回答下列问题:
    1)该逻辑地址对应的页号是多少?
    2)若采用先进先出(FIFO)置换算法,则该逻辑地址对应的物理地址是多少?要求给出计算过程。3)若采用时钟(Clock)置换算法,则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沿顺时针方向移动,且当前指向2号页框,如下图所示。
    在这里插入图片描述

    解:

    • 1. 因为页面大小为1KB,即210B,逻辑地址的低10位表页内偏移量。
      因为地址按字节编址,且地址空间为64KB即216B,故地址共由16位表示。
      则逻辑地址前6位表示页号P,低10位表示页内偏移量W。
      则逻辑地址17CAH对应的二进制数为0001 0111 1100 1010B
      故页号P=00 0101B=5。
    • 2. 由于0号页面被最早装入内存,故由先进先出算法应该置换0号页面,则页号5对应的页框号为7,则物理地址为页框号(占高6位)和页内偏移量(占低10位)拼接而成。
      即物理地址为:0001 1111 1100 1010B=1FCAH。
    • 3. 依次扫描2号页、1号页、0号页、3号页,2、1、0、3、均被访问过,故将其访问为置为0,则应替换2号页面。则物理地址为页框号(占高6位)和页内偏移量(占低10位)拼接而成。即
      物理地址为:0000 1011 1100 1010B=0BCAH


    • 第十九题

    [2015统考真题]某计算机系统按字节编址,采用二级页表的分页存储管理方式,虚拟地址格式如下所示:

    10位 10位 12位
    页目录号 页表索引 页内偏移量

    请回答下列问题:
    1)页和页框的大小各为多少字节?进程的虚拟地址空间大小为多少页?
    2)若页目录项和页表项均占4B.则进程的页目录和页表共占多少页?写出计算过程。
    3)若某指令周期内访问的虚拟地址为0100 0000H和0111 2048H,则进行地址转换时共访问多少个二级页表?说明理由。

    解:

    • 1. 由于页内偏移量为12位, 且系统按字节进行编址,
      则页面和页框大小为:212B=4KB。
      进程的页表项数目为232-12=220=1M页。

    • 2. 由于页目录号位数为10位,则页目录所占页数为:(210×4)/212=1页。
      页表所占页数为:由于进程页表项数目为220则页表项占(220×4)212=1024页
      故进程的页目录和页表共占1025页。

    • 3. 只需访问1个二级页表。
      0100 0000H 二进制数为0000 0001 0000 0000 0000 0000 0000 0000B
      0111 2048H 二进制数为0000 0001 0001 0001 0010 0000 0100 1000B
      故其高10位均为0000 0001 00B=4所以均访问4号二级页表。故只需访问1个二级页表。

    终于完了!!!

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  • CH4 应用题参考答案 1 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...
  • 在分页系统的基础上,增加了请求的功能,页面置换功能所形成的式虚拟存储系统。 它允许只装入若干(而非全部程序)的用户程序和数据,便可以启动运行。 再通过调功能以及页面置换功能,陆续的把即将要运行...

    第31讲
    分页请求系统
    在分页系统的基础上,增加了请求调页的功能,页面置换功能所形成的页式虚拟存储系统。
    它允许只装入若干页(而非全部程序)的用户程序和数据,便可以启动运行。
    再通过调页功能以及页面置换功能,陆续的把即将要运行的页面调入内存,同时把暂时不运行的页面换出到外存上,置换的时候以页面为单位
    分页请求系统的硬件支持
    1.请求分页的页表机制
    2.缺页中断机构
    3.地址变换机构

    某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面,每页为1KB,内存16KB,假定某时刻一用户页表中已经掉入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下:
    页号 物理块号
    0 3
    1 7
    2 11
    3 8
    则逻辑地址0A5C(H)所对应的物理地址是什么?
    转化成为二进制是关键
    0A5C(H): 0000 1010 0101 1100
    2
    查表得: 11
    0010 11
    拼接得: 0010 1110 0101 1100
    2E5C(H)
    请求分段系统
    在分段系统的基础上,增加了请求调段以及分段置换的功能以后,所形成的段式虚拟存储系统
    它允许只装入若干段(而非所有段)的用户程序和数据。即可启动运行
    再通过段的调出,同时调入即将运行的段,置换是以段为单位进行的

    请求分段的硬件支持
    1.请求分段的段表机制
    2.缺段中断机制
    3.地址变换机制

    虚拟存储器特征
    1.多次性
    把一个进程用到的数据多次从外存中调入
    2.对换性
    把要用到的数据多次从外存中调入
    3.虚拟性

    请求分页存储管理方式
    请求分页的硬件支持
    内存分配策略和分配算法
    调页策略

    页表机制
    基本作用是将逻辑地址变换为物理地址,在页表中再增加若干项供换进换出的时候参考在这里插入图片描述
    状态位P:
    用于指示该页是否已经掉入内存,供程序访问的时候参考
    访问字段A:
    用于记录本页在一段时间内,被访问的次数,或记录本页最近已经有多长的时间未被访问,供选择换出页面的时候参考
    修改位M:该页掉入内存之后是否被修改过
    外存地址:用于指出该页的外存上的地址,通常是物理块号,供调入该页的时候参考
    缺页中断机构
    请求分页系统中每当所要访问的页面不在内存的时候,便要产生缺页中断,请求将所缺之页调入内存
    与一般的中断的区别:
    1.在指令执行期间产生和梳理中断信号
    2.一条指令在执行期间,可能会产生多次缺页中断
    内存分配的三个问题
    最小物理块数
    物理块的分配策略
    物理块的分配算法

    最小物理块数
    能保证进程正常运行所需要的最少的物理块数,如果系统为进程所分配的物理块数小于此值的时候进程将无法运行
    最小物理块数与计算机的硬件结构有关,取决于指令的格式,功能和寻址方式

    物理块的分配策略
    1.固定分配局部置换
    2.可变分配全局置换
    3.可变分配局部置换

    固定分配局部置换
    为每个进程分配一固定页数的内存空间.在整个远行期间都不改变。
    如果缺页.则只能从该进程的页面中选出 一页换出,再调入一页。
    困难:应为每个进程分配多少个面的内存难以确定,若太少会频繁地出现缺页中断降低吞吐量;太多,又使内存中进程数减少.进而可能造成CPU或其它资源空闲,而且进程对换时会花费更多的时间。

    可变分配全局置换
    先为每一个进程分配一定数目的物理块,OS保持一个空闲物理块队列。
    缺页的时候,系统从空闲物理块队列中,取出一个物理块分配给该进程,并将欲调入的缺页装入其中
    当空闲物理块队列空的时候从内存中选择一页调出,最容易实现

    可变分配局部置换
    基于进程的1类型或者程序员的要求,为每一个进程分配一定数目的物理块,缺页的时候从该进程的页面中选出一页换出
    如果进程频繁的发生缺页中断,则再为该进程分配附加的物理块
    若一个进程的缺页率特别低,则可以适当的减少该进程的物理块

    第32讲

    物理块的分配算法
    平均分配算法
    按照比例分配算法
    考虑优先权的分配算法

    平均分配算法
    将系统中所有可供分配的物理块,平均分配给各个进程
    对小进程浪费资源,对大进程要浪费时间

    按比例分配算法
    根据进程的大小按比例分配物理块的算法。如果系统中共有N个进程,每个进程的页面数为Si,则系统中各进程页面数的总和为:
    S=∑ Si
    假定系统中可用的物理块总数为M,则每个进程所能分到的物理块数为B,将有
    bi=Si/S*m
    bi应该取整,它必须大于最小物理块数。

         考虑优先权的分配算法
         物理块分成两个部分:
         1.一部分按照比例的分配给各个进程,另一部分根据各个进程的优先权,适当的增加其相应的份额后,分配各个进程
         有的系统可能是完全按照优先权分配物理块
    

    调页策略
    何时调入页面
    从何处调入页面
    页面调入过程

    调页的时机
    1.预调页策略
    讲那些预计在不久之后便会被访问的页面,预先调入内存
    主要应用于进程的首次调入
    2.请求调页策略
    运行中要访问的某个程序和数据的时候,若其页面不在内存,立即提出请求。OS调入

    从何处调入页面
    可以分为三种情况
    1.有足够对换区的空间,可以全部从对换区调入所需要的页面,因此进程运行前,便将与该进程有关的文件,从文件区拷贝到对换区
    2.无足够对换区空间,不会被修改的文件从文件区中调入,会被修改的文件从对换区中调入
    3.UNIX方式,未运行过的页面从文件区中调入,运行过被换出的页面从对换区中调入

    页面调入过程
    程序发出缺页中断,中断处理程序保留cpu环境,转入缺页中断处理程序。
    查页表,求该页的外存物理块
    如果内存未满,则调入内存修改页表
    如果内存已满,则按照某种置换算法,从内存中选出一页换出,如果此页已经被修改,则必须将它重新写回磁盘,将缺页调入内存,并修改相应页表项,将其存在位置为1,再将此页表项写入块表中

    页面置换算法
    进程访问的页面不在内存,而内存已经没有空闲区的时候,系统必须从内存中调出一页送磁盘的对换区中,把选择换出页面的算法称为页面置换算法
    应该将那些以后不会再访问的页面或者在较长时间内不会再访问的页面调出

    抖动
    刚被换出的页很快又被访问,需重新调入,又需再选一页调出,如此频繁地更换页面的现象称为抖动.
    抖动导致进程在运行中,把大部分时间花费在页面置换上。

    最佳置换算法
    选择被淘汰的页面是永远不会被使用的,或者说是在最长的时间内不会再被访问的页面、
    采用最佳置换算法可以保证获得最低的缺页率,但是由于无法预知哪一个页面是未来最长的时间内不再被访问的,因此该算法是无法实现的。
    可以利用该算法区评价其他的算法。
    假定某进程有8个页面,系统为分配了三个物理块.并考虑有以下的页面号引用串:7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1使用最佳置换算法发生几次页面置换?
    在这里插入图片描述
    第三十三讲
    先进先出页面置换算法
    淘汰最先进入的内存的页面,即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰
    该算法实现简单
    假定某进程有8个页面,系统为分配了三个物理块.并考虑有以下的页面号引用串:7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1使用先进先出页面置换算法发生几次页面置换?在这里插入图片描述
    最近最久未使用置换算法
    根据页面调入内存后的使用情况进行决策。
    由于无法预测各页面将来的使用情况,只能利用“最近的过去”作为“最近的将来”的近似,选择最近最久未使用的页面予以淘汰。
    该算法赋予每个页面一个访问字段,用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间T,当须淘汰一个页面时,选择现有页面中其T值最大的,即最近最久未使用的页面予以淘汰。

     假定某进程有8个页面,系统为分配了三个物理块.并考虑有以下的页面号引用串:7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1使用最近最久未使用算法发生几次页面置换?、
    

    在这里插入图片描述简单CLOCK算法
    每页设置一位访问位。再将内存中的所有页面都通过链接指针链成一个循环队列。
    当某页被访问时,其访问位置1。淘汰时检查其访问位,如果是0就换出;若为1则重新将它复0。
    再按FIFO算法检查下个页面。到队列中的最后—个页面时,若其访问位仍为1,则再返回到队首再去检查第一个页面。
    又称为最近未用算法。
    最少使用置换算法
    为每个页面设置一个移位寄存器,用来记录该页面被访问的频率。
    选择在最近时期使用最少的页面作为淘汰页。
    访问次数相等时,按先进先出原则
    在这里插入图片描述
    页面缓冲算法
    可以采用可变分配和局部置换方式
    如果页面未被修改,就将它直接放入空闲链表,否则,放入已经被修改的页面链表中,
    页面在内存并不做物理移动而只是将页表中的表项移动到链表之中

    第34讲
    请求分段存储管理
    请求分段中的硬件支持
    分段的共享和保护

    请求分段中得以硬件支持
    段表机制
    缺段中断机制
    地址变换机制
    由逻辑地址转换成为物理地址
    之前的段只有段长和段的基址
    段 表
    在这里插入图片描述存取方式。表示本段属性:只读、
    只执行、允许读/写
    访问字段A。访问频率
    修改位M。用于表示该页在进入内存后,
    是否被修改过,供置换页面时参考。
    存在位P。指示本段是否已调入内存,供程序访问时参考。
    增补位。特有的字段,用于本段在运行过程中,是否做过动态增长。
    外存始值。本段在外存中的起始地址,即 起始盘块号。
    标志:一段程序或进程在执行过程中有没有增加或减少
    在这里插入图片描述虚段就是是程序员写的,是逻辑上的段,不是实际的物理段。在执行的过程中需要执行的段不在内存中就叫做缺段

    请求分段地址变换过程
    在这里插入图片描述
    共享段表
    一个段供多个进程使用
    (1)共享进程计数COUNT。
    (2)存取控制字段。对于一个共享段,应给不同的进程以下不同的存取权限。
    (3)段号。对于一个共享段,不同的进程可以各用不同的段号去共享该段。

    不同的进程使用不同的段号去共享该段
    共享段表项
    在这里插入图片描述
    共享段的分配
    对第一个请求使用该共享段的进程,为该段分配一个物理区把共享段调入该区,同时将该区的始址填入该进程的段表中。
    在共享段表中增加一表项,把count置为1;
    其他进程调用该共享段时.在进程的段表中.增加一表项,填入该共享段的物理地址;在共事段的段友小,坝7调用进程名、存取控制等,再执行count :=1十count操作.
    共享段的回收
    取消在该进程段表中共享段所对应的表项。
    count :=count-1
    若结果为0则系统回收该共享段的物理内存。并取消共享段表中该段所对应的表项。
    分段保护
    1)越界检查
    2)存取控制检查
    3)环保护机构

    越界检查
    将逻辑地址空间的段号与段表长度进行比较,如果段号大于等于段表长度.将发出地址越界中断信号;
    检查段内地址是否大于等于段长.

    存取控制检查
    通常的访问方式有:
    只读,即只允许进程对该段中的程序或数据进行读访问。
    只执行,即只允许进程调用该段去执行,但不准读该段的内容,也不允许对该段执行写操作。
    读/写,即允许进程对该段进行读写访问

    环保护机构
    低编号的环具有高优先权
    程序的访问和调用遵循以下规则:
    一个程序可以访问驻留在相同环或较低特权环中的数据。
    一个程序可以调用驻留在相同环或较高特权环中的服务。
    在这里插入图片描述在这里插入图片描述
    设备管理

    设备管理的主要功能:
    缓冲区管理
    设备分配
    设备处理
    虚拟设备
    实现设备独立性

    I/O系统
    实现信息输入、输出和存储的系统。
    包括:
    I/O设备
    总线
    设备控制器
    I/O通道
    I/O处理机

    II/O设备的类型
    可以按照重要的性能指标分类
    1.数据传输速率
    2.数据的传输单位
    3.设备的共享属性
    按照传输速率分类
    低速设备 每秒几字节至数百字节, 如:键盘、鼠标器、语音的输入和输出
    中速设备 每秒数千字节至数万字节。如:行式打印机、激光打印机
    高速设备 每秒数百千字节以上, 如:磁带机、磁盘机、光盘机等。
    按照信息交换单位分类:
    块设备
    字符设备

    块设备
    用于存储信息,属于有结构类型
    如:磁盘,盘块大小为512KB~4KB。磁盘设备的基本特征是其传输速率较高,通常每秒钟为几兆位;可寻址,即对它可随机地读/写任一块;
    磁盘设备的I/O常采用DMA方式。

    字符设备
    用于输入的输入和输出
    属于无结构类型。
    种类多,如交互式终端、打印机等。
    基本特征是其传输速率较低,通常为几个字节至数千个字节;另一特征是不可寻址,即输入/输出时不能指定数据的输入源地址及输出的目标地址
    输入/输出时,常采用中断驱动方式。

    第35讲
    按设备的共享属性分类
    (1)独占设备。
    (2)共享设备。
    (3)虚拟设备。

    独占设备
    打印机,磁带机
    指在一段时间内只允许一个用户(进程)访问的设备,即临界资源。

    共享设备
    指在一段时间内允许多个进程同时访问的设备,如磁盘。

    设备与控制器接口
    在该接口中有三种类型的信号:
    数据信号。对输入是由设备发送给设备控制器的;对输出是由设备控制器所接收的比特流。
    控制信号。是设备控制器发送给设备的、用于规定设备执行、读或写操作的信号,
    状态信号。用于指示设备的当前状态。

    设备控制器
    是CPU与I/O设备的接口
    分成两大类:
    用于控制字符设备的控制器;
    用于控制块设备的控制器。
    微型机和小型机中的控制器常做成印制电路卡形式,称接口卡。

    设备控制器的功能
    接收和识别命令
    数据交换
    标识并报告设备的状态
    地址识别
    数据缓冲
    差错控制

    设备控制器的组成
    1)设备控制器与处理机接口
    2) 设备控制器与设备接口
    3) I/O逻辑

    与处理机接口
    三类信号线:
    数据线、地址线、控制线
    两类寄存器:
    数据寄存器、控制/状态寄存器

    与设备接口
    一个接口连接一台设备
    每个接口中含有数据、地址、控制信号。
    控制器的I/O逻辑根据处理机发的地址信号选择设备接口。
    I/O逻辑
    通过一组控制线与处理机交互
    处理机利用它向控制器发送I/O命令
    I/O逻辑对收到的命令进行译码
    在这里插入图片描述I/O通道
    I/O通道是种特殊的处理机。它具有执行I/O指令的能力.并通过执行通道程序来控制I/O操作。
    与一般处理机不同.表现在两个方面:
    指令类型单一、即由于通道硬件比较简单.其所能执行的指令.主要为与I/O有关的指令;
    通道没有自己的内存。与CPU共享内存。

    指令类型单一,即由于通道硬件比较简单,其所能执行的指令,主要为与I/O有关的指令,通道没有自己的内存,与CPU共享嫩
    通道类型
    根据信息交换方式分三种类型:
    字节多路通道
    数组选择通道
    数组多路通道
    字节多路通道
    含有非分配型子通道,其数量从几十到几百。每个子通道连接一台I/O设备。
    子通道按时间片轮转方式共享主通道。
    第一个子通道控制其I/O设备完成一个字节的交换后.便立即腾出字节多路通道(主通道),让给第二个子通道使用,依此类推,所有通道轮转一周后重返回。
    只要扫描每个于通道的速度足够快,而连接到子通道上的设备的速率较小时,不丢数据。
    连接低速或中速设备时.便不丢失信息。
    在这里插入图片描述数组选择通道
    含有一个非分配型子通道
    可以连接多台高速设备
    一段时间内只能执行一道通道程序控制一台设备进行数据传送。
    利用率很低。
    含有一个非分配型子通道,可以连接多台高速设备,一段时间内指能执行一道通道控制一台设备进行数据传送利用率很低

    数组多路通道
    含有多个非分配型子通道
    结合前两者优点
    可以连接多台高速设备
    数据传送按数组进行
    利用率很高

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  • 操作系统第四章课后答案

    千次阅读 2020-07-10 18:00:17
    1 、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 ...

    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。

    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 。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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  • 页面置换算法

    2020-12-05 14:50:18
    一个请求分页虚存管理系统中,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,对于分配给程序 3 个页框的情况,求出缺页异常次数和缺页...

    题目

    在一个请求分页虚存管理系统中,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,对于分配给程序 3 个页框的情况,求出缺页异常次数和缺页中断率。

    先进先出置换算法(FIFO)

    在这里插入图片描述
    缺页异常次数:16
    缺页中断率:16 / 20 = 80%

    最佳置换算法(OPT)

    每次选择淘汰的页面将是以后永不使用,或者在最长时间内不再被
    访问的页面。
    在这里插入图片描述
    缺页异常次数:11
    缺页中断率:11 / 20 = 55%

    最近最久未使用置换算法(LRU)

    若需要淘汰页面,可以逆向检查此时在内存中的几个页面号。在逆向扫描过程中最后一个出现的页号就是要淘汰的页面。
    在这里插入图片描述
    缺页异常次数:15
    缺页中断率:15 / 20 = 75%

    展开全文
  • 操作系统重点

    2013-01-15 16:59:50
    第1章 操作系统概述  【掌握】 ... 考核学生对重定位、分区法、分页的概念、虚拟存储概念、请求分页存储管理技术、常用页面置换算法、Linux的存储管理技术以及抖动等内容的学习情况。  【掌握】
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  • 火炬博客系统7

    2008-01-13 11:16:25
    系统分为四层次,即表示层(Presentation Layer)、域模型层(Domain Model Layer)、 业务层(bussiness Layer)和持久层(Persistence Layer),使用Spring框架整合Struts和 Hibernate,用Spring的“控制反转IOC...
  • 火炬博客系统6

    2008-01-13 11:14:11
    系统分为四层次,即表示层(Presentation Layer)、域模型层(Domain Model Layer)、 业务层(bussiness Layer)和持久层(Persistence Layer),使用Spring框架整合Struts和 Hibernate,用Spring的“控制反转IOC...
  • 是飞速创想(北京)科技有限公司推出的一套通用的社区论坛软件系统,用户可以不需要任何编程的基础上,通过简单的设置和安装,互联网上搭建起具备完善功能、很强负载能力和可高度定制的论坛服务。JspRun! 的基础...
  • 是飞速创想(北京)科技有限公司推出的一套通用的社区论坛软件系统,用户可以不需要任何编程的基础上,通过简单的设置和安装,互联网上搭建起具备完善功能、很强负载能力和可高度定制的论坛服务。JspRun! 的基础...
  • 15.2.5 ext2 文件系统中查找文件 125 15.2.6 改变ext2 文件系统中文件 的大小 126 15.3 VFS 127 15.3.1 VFS 超级块 128 15.3.2 VFS 索引节点 129 15.3.3 登记文件系统 129 15.3.4 挂接文件系统 130 15.3.5 VFS...
  • (允许用户自发性的组成一些项目组,项目负责人可以由任何一用户指定,被指定为项目负责人的用户会出现进行指定操作的用户的请假流程预审批列表,仅具有请假审批权限。) 6、首页增加“实时签到查看”选项卡...
  • 15.2.5 ext2 文件系统中查找文件 125 15.2.6 改变ext2 文件系统中文件 的大小 126 15.3 VFS 127 15.3.1 VFS 超级块 128 15.3.2 VFS 索引节点 129 15.3.3 登记文件系统 129 15.3.4 挂接文件系统 130 15.3.5 VFS...
  • 15.2.5 ext2 文件系统中查找文件 125 15.2.6 改变ext2 文件系统中文件 的大小 126 15.3 VFS 127 15.3.1 VFS 超级块 128 15.3.2 VFS 索引节点 129 15.3.3 登记文件系统 129 15.3.4 挂接文件系统 130 15.3.5 VFS...
  • │ 06.jedis客户端spring的配置.avi │ 07.测试spring的JedisClient.avi │ 08.缓存同步-服务发布.avi │ 09.后台调用缓存同步服务.avi │ 10.solr单机版安装.avi │ 11.中文分析器配置.avi │ 12.导入数据-...
  • 8)网络矿工支持翻页数据合并,即可将多数据进行合并,典型应用为同一篇文章多显示,系统翻页采集并合并为一条数据进行输出; 9)数据采集支持文件下载操作,可下载文件、图片、flash等内容; 10)可进行...
  • 180多面试题,前前后后不间断的更新了两年,准备换工作时,总是拿来看看,有比较好的面试题,也不间断的更新,面试题目录如下: 【基础】面向对象的特征有哪些方面 13 ...4、ZooKeeper大型分布式系统中的应用 189
  • day16(linux虚拟地址空间、请求分页、分段、段式、虚拟内存好处、缺页中断、fork与vfork、写时复制、页表地址) Linux虚拟地址空间 为了防止不同进程同一时间物理内存运行而产生的物理内存争夺,采用了...

空空如也

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