磁盘存储器管理习题分析
操作系统第6章(设备管理习题与解答)
第6章设备管理习题与解答6.1 例题解析例6.2.1 何谓虚拟设备？请说明SPOOLing系统是如何实现虚拟设备的。
解本题的考核要点是虚拟设备的实现方法。
虚拟设备是指利用软件方法，比如SPOOLing系统，把独享设备分割为若干台逻辑上的独占的设备，使用户感受到系统有出若干独占设备在运行。
当然，系统中至少一台拥有物理设备，这是虚拟设备技术的基础。
SPOOLing系统又称“假脱机I/O系统”，其中心思想是，让共享的、高速的、大容量外存储器（比如，磁盘）来模拟若干台独占设备，使系统中的一台或少数几台独占设备变成多台可并行使用的虚拟设备。
SPOOLing系统主要管理外存上的输入井和输出井，以及内存中的输入缓冲区和输出缓冲区。
其管理进程主要有输入和输出进程，负责将输入数据装入到输入井，或者将输出井的数据送出。
它的特点是：提高了 I/O操作的速度；将独占设备改造为共享设备；实现了虚拟设备功能。
例 6.2.2 有关设备管理要领的下列叙述中，( )是不正确的。
A．通道是处理输入、输出的软件B．所有外围设备都由系统统一来管理C．来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理D．编制好的通道程序是存放在主存贮器中的E．由用户给出的设备编号是设备的绝对号解本题的考核要点是设备管理的基本概念。
(1) 通道是计算机上配置的一种专门用于输入输出的设备，是硬件的组成部分。
因此A是错误的。
(2) 目前常见I/O系统其外部设备的驱动和输入输出都由系统统一管理。
因此B是对的。
(3) 设备管理模块中的底层软件中配有专门处理设备中断的处理程序。
通道中断属于设备中断的一种。
因此C是对的。
(4) 通道设备自身只配有一个简单的处理装置（CPU），并不配有存储器，它所运行的通道程序全部来自内存。
因此D是对的。
(5) 系统在初启时为每台物理设备赋予一个绝对号，设备绝对号是相互独立的。
由用户给出的设备号只能是逻辑编号，由系统将逻辑号映射为绝对号。
因此E是错误的。
计算机操作系统第四章存储器管理复习资料
第四章存储器管理第一部分教材习题（P159）15、在具有快表的段页式存储管理方式中，如何实现地址变换？答：在段页式系统中，为了便于实现地址变换，须配置一个段表寄存器，其中存放段表始址和段长TL。
进行地址变换时，首先利用段号S，将它与段长TL进行比较。
若S<TL，表示未越界，利用段表始址和段号来求出该段所对应的段表项在段表中的位置，从中得到该段的页表始址，并利用逻辑地址中的段内页号P来获得对应页的页表项位置，从中读出该页所在的物理块号b，再利用块号b和页内地址来构成物理地址。
在段页式系统中，为了获得一条指令或数据，须三次访问内存。
第一次访问内存中的段表，从中取得页表始址；第二次访问内存中的页表，从中取出该页所在的物理块号，并将该块号与页内地址一起形成指令或数据的物理地址；第三次访问才是真正从第二次访问所得的地址中，取出指令或数据。
显然，这使访问内存的次数增加了近两倍。
为了提高执行速度，在地址变换机构中增设一个高速缓冲寄存器。
每次访问它时，都须同时利用段号和页号去检索高速缓存，若找到匹配的表项，便可从中得到相应页的物理块号，用来与页内地址一起形成物理地址；若未找到匹配表项，则仍须再三次访问内存。
19、虚拟存储器有哪些特征？其中最本质的特征是什么？答：虚拟存储器有以下特征：多次性：一个作业被分成多次调入内存运行，亦即在作业运行时没有必要将其全部装入，只需将当前要运行的那部分程序和数据装入内存即可；以后每当要运行到尚未调入的那部分程序时，再将它调入。
多次性是虚拟存储器最重要的特征，任何其他的存储器管理方式都不具有这一特征。
因此，认为虚拟存储器是具有多次性特征的存储器系统。
对换性：允许在作业的运行过程中进行换进、换出，也即，在进程运行期间，允许将那些暂不使用的程序和数据，从内存调至外存的对换区（换出），待以后需要时再将它们从外存调至内存（换进）；甚至还允许将暂不运行的进程调至外存，待它们重又具备运行条件时再调入内存。
2015-2016-01存储器练习题带参考答案
存储器练习题参考答案一、选择题（75+7题）1、计算机系统中的存储器系统是指( D )。
A、RAM存储器B、ROM存储器C、主存储器D、主存储器和外存储器2、存储器是计算机系统中的记忆设备，它主要用来( C )。
A、存放数据B、存放程序C、存放数据和程序D、存放微程序3、存储单元是指( B )。
A、存放一个二进制信息位的存储元B、存放一个机器字的所有存储元集合C、存放一个字节的所有存储元集合D、存放两个字节的所有存储元集合4、计算机的存储器采用分级存储体系的主要目的是( D )。
A、便于读写数据B、减小机箱的体积C、便于系统升级D、解决存储容量、价格和存取速度之间的矛盾5、存储周期是指( C )。
A、存储器的读出时间B、存储器的写入时间C、存储器进行连续读和写操作所允许的最短时间间隔D、存储器进行连续写操作所允许的最短时间间隔6、和外存储器相比，内存储器的特点是( C )。
A、容量大，速度快，成本低B、容量大，速度慢，成本高C、容量小，速度快，成本高D、容量小，速度快，成本低7、某计算机字长16位，它的存储容量64K，若按字编址，那么它的寻址范围是( B )。
A、0～64KB、0～32KC、0～64KBD、0～32KB8、某SRAM芯片，其存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为( D )。
A、64,16B、16,64C、64,8D、16,169、某DRAM芯片，其存储容量为512K×8位，该芯片的地址线和数据线数目为( D )。
A、8,512B、512,8C、18,8D、19，810、某机字长32位，存储容量1MB，若按字编址，它的寻址范围是( C )。
A、0～1MB、0～512KBC、0～256KD、0～256KB11、某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按字编址，它的寻址范围是( A )。
A、0～1MB、0～4MBC、0～4MD、0～1MB12、某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按半字编址，它的寻址范围( C )。
第2章习题分析解析(可编辑修改word版)
第二章习题一、判断题1.计算机的性能指标完全由CPU 决定。
2.RAM 中的信息在计算机断电后会全部丢失。
3.存储地址是存储器存储单元的编号，CPU 要存取某个存储单元的信息，一定要知道这个存储单元的地址。
4.通常把计算机的运算器、控制器及内存储器称为主机。
5.由于硬盘的外部传输速率要小于内部传输速率，所以外部传输速率的高低是评价一个硬盘整体性能的决定性因素。
6.存储容量是数码相机的一项重要性能，不论拍摄质量如何，存储容量大的数码相机可拍摄的相片数量肯定比存储容量小的相机多。
7.计算机硬件从逻辑上讲包括CPU、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等，它们通过系统总线互相连接。
8.PC 机主板上有一个集成电路芯片是CMOS 存储器，主要存放着计算机硬件工作时所设置的一些参数，这个存储器是非易失性存储器。
9.CD-R 光盘是一种能够多次读出和反复修改已写入数据的光盘。
10.计算机的性能主要由CPU 决定，CPU 的运算速度又与CPU 的工作频率密切相关。
因此，主频为2GHz Pentium4 作为CPU 的一台PC 机，比使用主频为1GHz Pentium4 作为CPU 的PC机速度高一倍。
11.PC 机的主板上有电池，它的作用是在计算机断电后，给CMOS 芯片供电，保持该芯片中的信息不丢失。
12.大部分数码相机采用CCD 成像芯片，芯片中像素越多，可拍摄的图像最高分辨率（清晰度）就越高。
13.计算机中总线的重要指标之一是带宽，它指的是总线中数据线的宽度，用二进位数目来表示（如16 位，32 位总线）。
14．计算机常用的输入设备为键盘、鼠标，常用的输出设备有显示器、打印机。
15.目前市场上有些PC 机的主板已经集成了许多扩充卡（如声卡、以太网卡、显示卡）的功能，因此不再需要插接相应的适配卡。
16.I/O 操作的启动需要CPU 通过指令进行控制。
17.为了提高CPU 访问硬盘的工作效率，硬盘通过将数据存储在一个比其速度快得多的缓冲区来提高与CPU 交换的速度，这个区就是高速缓冲区，它是由DRAM 芯片构成的。
《磁盘管理》教案
（4）选中“逻辑驱动器”单选按钮，单击“下一步”按钮，显示“指定分区大小”对话框。
（5）在“要使用的磁盘空间”文本框中输入或选择磁盘空间的大小，单击“下一涉”按钮，显示“指派驱动器号和路径”对话框。
4、删除磁盘分区
对于不再使用的磁盘分区即逻辑驱动器，可以将其删除，释放磁盘空间，以便用于安装其他的操作系统或作其他用途。
在“计算机管理”窗口听磁盘管理界面，右击要删除的磁盘分区，选择“删除逻辑驱动器”，在出现的确认对话框中选择“是”按钮。删除后该逻辑驱动器所占空间被释放为自由的可用空间。
课本P19课后练习
练习查看当前盘、设置磁盘卷标、创建磁盘分区、删除磁盘分区的磁盘管理操作。
课本P68页简答题
理论讲解与演示操作相结合
简明扼要总结归纳
直观教学，观看多媒体演示
动手
操作理论与实践相结合
根据当堂所学知识完成课后习题
板书
设计
第四章Windows2000Server网络环境设置
第三节磁盘管理
一、磁盘分区的定义
课后反思
课件
课型
新课
教学方法
多媒体教学、讲授法
教学过程
时间
分配
教学
环节
教学内容
教学活动
教师
学生
1分钟
3分钟
1分钟
30分钟
组织教学
复习提问
新课导入
讲授新课
师生问好，检查学生的出席情况
同学们，你们知道存储器有哪些吗？
你们知道计算机操作系统存放在哪里吗，
操作系统内存练习题及答案
题4、静态链接是在（ ）进行的；而动态链接是在（ ）或（ ）进行的，其中在（ ）进行链接，可使得内存利用率最高。
Ⅰ．编译某段程序时；Ⅱ．装入某段程序时；Ⅲ．调用某段程序时；Ⅳ．紧凑时（即内存紧缩）；Ⅴ．装入程序之前。
A）Ⅰ；Ⅱ；Ⅲ；ⅢB）Ⅲ；Ⅳ；Ⅴ；ⅣC）Ⅴ；Ⅱ；Ⅲ；ⅢD）Ⅰ；Ⅴ；Ⅲ；Ⅴ5、由连续分配方式发展为分页存储管理方式；再由分页系统发展为分段系统，进而又发展为段页式系统的主要动力是（ ）。
Ⅰ．提高内存利用率；Ⅱ．提高系统吞吐量；Ⅲ．满足编程需要；Ⅳ．既满足编程要求，又提高内存利用率。
A）ⅠB）ⅡC）ⅢD）Ⅳ6、在动态分区式内存管理中，倾向于优先使用低址部分空闲区的算法是（ ）；能使内存空间中空闲区分布得较均匀的算法是（ ）；每次分配时，把既能满足要求，又是最小的空闲区分配给进程的算法是（ ）。
Ⅰ．最佳适应算法；Ⅱ．最坏适应算法；Ⅲ．首次适应算法；Ⅳ．循环首次适应算法（即Next fit）。
A）Ⅲ；Ⅳ；ⅠB）Ⅳ；Ⅰ；ⅡC）Ⅲ；Ⅰ；ⅣD）Ⅳ；Ⅰ；Ⅱ7、在首次适应算法中，要求空闲分区按（ ）的顺序形成空闲分区链；在最佳适应算法中是按（ ）的顺序形成空闲分区链；最坏适应算法是按（ ）的顺序形成空闲链。
Ⅰ．空闲区起始地址递增；Ⅱ．空闲区起始地址递减；Ⅲ．空闲区大小递增；Ⅳ．空闲区大小递减。
A）Ⅰ；Ⅲ；Ⅱ B）Ⅰ；Ⅲ；ⅣC）Ⅲ；Ⅳ；ⅡD）Ⅲ；Ⅰ；Ⅱ8、对外存对换区的管理应以（ ）为主要目标，对外存文件区的管理应以（ ）为主要目标。
Ⅰ．提高系统吞吐量；Ⅱ．提高存储空间的利用率；Ⅲ．降低存储费用；Ⅳ．提高换入换出速度。
A）Ⅰ；ⅡB）Ⅲ；ⅣC）Ⅳ；ⅡD）Ⅰ；Ⅲ9、在页式存储管理中，其虚拟地址空间是（ ）的：在段式存储管理中，其虚拟地址空间是（ ）的；在段页式存储管理中，其虚拟地址空间是（ ）的。
Ⅰ．一维；Ⅱ．二维；Ⅲ．三维；Ⅳ．层次。
A）Ⅰ；Ⅱ；ⅡB）Ⅱ；Ⅲ；ⅣC）Ⅲ；Ⅳ；ⅠD）Ⅳ；Ⅰ；Ⅱ第 2 页共 8 页题18、在请求分页系统的页表增加了若干项，其中状态位供（）参考。
操作系统 第4章 存储管理习题
1、某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB. 假定某时刻为用户的第0，1，2，3页分别分配的物理块号为5，10，4，7，试将虚拟地址0A5C和093C变换为物理地址.a.将0A5C变换为2进制为: 0000,1010,0101,1100,由于页面大小为1KB约为2的10次方，所以0A5C的页号为2，对应的物理块号为:4,所以虚拟地址0A5C的物理地址为125C; b.将093C变换为2进制为: 0000,1001,0011,1100，页号也为2，对应的物理块号也为4，此时虚拟地址093C的物理地址为113C.2、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4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5，当分配给该作业的物理块数M分别为3和4时，试计算访问过程中所发生的缺页次数和缺页率?比较所得结果?答案：a.当分配给该作业的物理块数M为3时，所发生的缺页率为7，缺页率为: 7/12=0.583；b. 当分配给该作业的物理块数M为4时，所发生的缺页率为4，缺页率为: 4/12=0.333.3、什么是抖动? 产生抖动的原因是什么?a. 抖动(Thrashing)就是指当内存中已无空闲空间而又发生缺页中断时，需要从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中，如果算法不适当，刚被换出的页很快被访问，需重新调入，因此需再选一页调出，而此时被换出的页很快又要被访问，因而又需将它调入，如此频繁更换页面，以致花费大量的时间，我们称这种现象为"抖动";b. 产生抖动的原因是由于CPU的利用率和多道程序度的对立统一矛盾关系引起的，为了提高CPU利用率，可提高多道程序度，但单纯提高多道程序度又会造成缺页率的急剧上升，导致CPU的利用率下降，而系统的调度程序又会为了提高CPU利用率而继续提高多道程序度，形成恶性循环，我们称这时的进程是处于"抖动"状态.【例1】可变分区存储管理系统中，若采用最佳适应分配算法，“空闲区表”中的空闲区可按（A ）顺序排列A、长度递增B、长度递减C、地址递增D、地址递减分析：最佳适应算法要求每次都分配给用户进程能够满足其要求的空闲区中最小的空闲区，所以为了提高算法效率，我们把所有的空闲区，按其大小以递增的顺序形成一空闲分区链这样，第一个找到的满足要求的空闲区，必然是符合要求中最小的所以本题的答案是A【例2】虚拟存储技术是（B ）A、扩充主存物理空间技术B、扩充主存逻辑地址空间技术C、扩充外存空间的技术D、扩充输入/输出缓冲区技术分析：所谓虚拟存储器，是指仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的存储器系统具体地说，所谓虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统实际上，用户所看到的大容量只是一种感觉，是虚的，故称之为虚拟存储器虚拟存储技术是一种性能非常优越的存储器管理技术、故被广泛地应用于大、中、小型机器和微型机中所以本题的答案是B【例3】很好地解决了“零头”问题的存储管理方法是（A ）A、分页存储管理方式B、分段存储管理方式C、多重分区管理D、可变式分区管理分析：“零头”也就是内存碎片，是指内存中无法被利用的小空闲区在有些内存管理方式下，系统运行一段时间后，内存的碎片会占据相当的数量的空间分段存储管理方式、多重分区管理、可变式分区管理都会因为内存分配回收产生“零头”，而分页存储管理方式，按事先划分好的内存块为单位分配回收内存，所以不会产生“零头”所以本题的答案是A【例4】系统“抖动”现象的发生是由（B ）引起的A、交换的信息量过大B、置换算法选择不当C、内存容量不足D、请求分页管理方案分析：“抖动”现象是指刚被换出的页很快又要被访问，为此，又要换出其他页，而该页又很快被访问，如此频繁地置换页面，以致大部分时间都花在页面置换上交换的信息量过大，内存容量不足都不是引起系统“抖动”现象的原因，而选择的置换算法不当才是引起“抖动”现象的根本原因，例如，先进先出算法就可能产生“抖动”现象所以本题的答案是B【例5】虚拟存储管理系统的基础是程序的（C）理论A、全局性B、虚拟性C、局部性D、动态性分析：虚拟存储技术是基于程序的局部性原理的，程序的局部性原理体现在两个方面：时间局部性和空间局部性时间局部性是指一条指令被执行后，那么它可能很快会再次被执行，空间局部性是指若某一存储单元被访问，那么与该存储单元相邻的单元可能也会很快被访问所以本题的答案是C【例6】简述页和段的区别答：分页和分段有许多相似之处，但是在概念上两者完全不通，主要表现在：①页是信息的物理单位，分页是为了系统管理内存的方便而进行的，故对用户而言，分页是不可见的，是透明的；段是信息的逻辑单位，分段是作业逻辑上的要求，对用户而言，分段是可见的②页的大小是固定的，由系统决定；段的大小是不固定的，由用户作业本身决定③从用户角度看，分页的地址空间是一维的，而段的地址空间是二维的【例7】内存保护是否可以完全由软件来实现？为什么？答：内存保护的主要任务是确保每道程序都只在自己的内存内运行这就要求系统能对每条指令所访问的地址进行越界检查若发生越界，系统应能立即发现，并发出越界中断请求，以终止该指令若每次检查完全用软件来实现，则每执行一条指令，都要增加若干条指令去执行越界的检查功能，这无疑将降低程序的执行速度，因此，越界检查通常由硬件实现，并使指令的执行与越界检查功能并行执行，从而不使程序的运行速度降低当然，对发现有越界后的处理需要与软件配合来完成因此说内存保护功能是由硬件和软件共同完成的【例8】用可变分区方式管理主存时，假定主存中按地址顺序依次有五个空闲区，空闲区的大小为32K，10K，5K，228K，100K现有五个作业J1，J2，J3，J4和J5它们各需主存11K，10K，108K，28K，115K若采用首次适应分配算法能把这五个作业按J1～J5的次序全部装入主存吗？你认为按怎样的次序装入这五个作业可时主存空间的利用率最高？答：最先适应分配算法能把这五个作业按J1～J5的次序全部装入主存时，J1、J2分割第一个空闲区，剩11K；J3、J4分割第四个空闲区，剩92K；J5无法装入，所以用最先适应分配算法不能把这五个作业按J1～J5的次序全部装入主存如果先装入J3，装入第四个空闲区，剩余空间120K；再装入J5，装入第四个空闲区，剩余空间5K；再装入J4，装入第一个空闲区，剩余4K；再装入J1，J1装入第五个空闲区，剩余空间104K；再装入J2，装入第二个空闲区，这样效率最好【例9】简述什么是覆盖？什么是交换？覆盖和交换的区别是什么？答：所谓覆盖，是指同一主存区可以被不同的程序段重复使用通常一个作业由若干个功能上相互独立的程序段组成，作业在一次运行时，也只用到其中的几段，利用这样一个事实，我们就可以让那些不会同时执行的程序段共用同一个主存区所谓交换，就是系统根据需要把主存中暂时不运行的某个(或某些)作业部分或全部移到外存，而把外存中的某个(或某些)作业移到相应的主存区，并使其投入运行覆盖技术要求程序员必须把一个程序划分成不同的程序段，并规定好它们的执行和覆盖顺序，操作系统根据程序员提供的覆盖结构来完成程序之间的覆盖覆盖主要在同一个作业或同一个进程内进行；而交换主要是在进程或作业之间进行另外，覆盖只能覆盖那些与覆盖程序段无关的程序段【例10】对一个将页表放在内存中的分页系统：（1）如果访问内存需要0.2μs，有效访问时间为多少？（2）如果增加一个快表，且假定在快表中找到页表项的几率高达90％，则有效访问时间又是多少（假定查找快报需花的时间为0）？分析：每次访问数据时，若不使用快表，则需要两次访问内存，即先从内存的页表中读出页对应的块号，然后再根据形成的物理地址去存取数据；使用快表时，若能从快表中直接找到对应的页表项，则可立即形成物理地址去访问相应的数据，否则，仍需两次访问内存答：（1）有效访问时间为：2×0.2=0.4μs（2）有效访问时间为：0.9×0.2+（1－0.9）×2×0.2=0.22μs【例11】某系统采用分页存储管理方式，拥有逻辑空间32页，每页2K，拥有物理空间1M（1）写出逻辑地址的格式（2）若不考虑访问权限等，进程的页表项有多少项？每项至少有多少位？（3）如果物理空间减少一半，页表结构应相应作怎样的改变？答：该系统拥有逻辑空间32页，故逻辑地址中页号必须用5位来描述；而每页为2k，因此，页内地址必须用11位来描述，这样可得到它的逻辑地址格式如下：15 11 10 0（2）每个进程最多有32个页面，因此，进程的页表项最多为32项；若不考虑访问权限等，则页表项中只需给出页所对应的物理块号，1M的物理空间可分成29个物理块，故每个页表项至少有9位（3）如果物理空间减少一半，则页表中页表项数仍不变，但每项的长度可减少1位【例12】在分页存储管理系统中，逻辑地址的长度为16位，页面大小为4096字节，现有一逻辑地址为2F6AH，且第0、1、2页依次存放在物理块5、10、11中，问相应的物理地址是多少？分析：在分页存储管理系统中进行地址转换时，地址变换机构将自动把逻辑地址转化为页号和页内地址，如果页号不小于页表长度，则产生越界中断；否则便以页号为索引去检索页表，从中得到对应的块号，并把块号和页内位移分别送入物理地址寄存器的块号和块内位移字段中，形成物理地址答：由题目所给条件可知，分页存储管理系统的逻辑地址结构为： 15 12 11 0页号页内位移逻辑地址2F6AH的二进制表示如下： 0010 111101101010 页号页内位移由此可知逻辑地址2F6AH的页号为2，小于页表长度3，没有越界，该页存放在第11个物理块中，用十六进制表示块号为B，所以物理地址为BF6AH【例13】什么是虚拟存储器？如何实现分页虚拟存储管理系统？答：所谓虚拟存储器，是指仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的存储器系统具体地说，所谓虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统要实现分页虚拟存储管理系统，首先要扩充页表，扩充后的页表是在原来页表的基础上发展起来的，包括以下内容：页号、物理块号、状态位、访问位、修改位、外存地址其中状态位表示该页是否已经调入内存；访问位表示该页在内存期间是否被访问过；修改位表示该页在内存中是否被修改过，若未被修改，则在置换该页时就不需将该页写回到外存，以减少系统的开销和启动磁盘的次数；若已被修改，则在置换该页时必须把该页写回到外存，以保证外存中所保留的始终是最新副本；外存地址用于指出该页在外存上的地址，通常是物理块号，供调入该页时使用另外，还要使用两项关键技术：请求调页技术和页面置换技术【例14】在分页虚拟存储管理系统中，为什么说一条指令执行期间可能产生多次缺页中断？答：因分页虚拟管理方式中，只要作业的部分页在内存，该作业就能执行，而在执行过程中发现所要访问的指令或者数据不在内存时，则产生缺页中断，将所需的页面调入内存在分页虚拟存储管理系统中，一条指令（如Copy A to B ）可能跨了两个页，而其中要访问的操作数可能也跨了两个页当要执行这类指令，而相应的页都不在内存时，就将产生多次缺页中断（如Copy A to B可能产生6次缺页中断）【例15】在分页虚拟存储管理系统中，假定系统为某进程分配了四个主存块（将开始4页先装入主存），页的引用顺序为：7，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，7，0，1，若采用FIFO调度算法、LRU调度算法时分别产生多少次缺页中断？依次淘汰的页分是什么？答：按照先进先出算法的原则：当发生缺页中断时，将淘汰最先调入主存的页面：页号 7 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 7 0 主存块的情况 7 7 7 7 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1 1 1 1 4 4 4 4 4 4 4 4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 7 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 淘汰页 7 1 2 共发生了3次缺页中断，依次淘汰的页位7、1、2按照最近最少用算法的原则：当发生缺页中断时，后者则淘汰最近一段时面内最久没有被访问的页面页号 7 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 7 0 主存块的情况 7 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 7 0 1 7 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 7 2 2 7 1 2 2 3 0 4 2 2 0 3 2 0 0 0 7 1 1 2 3 0 4 4 4 0 3 淘汰页 7 1 4 发生了3次缺页中断，依次淘汰的页位7、1、4【例16】现有一分页虚拟存取管理系统，其页表保存在寄存器中若有一个可用的空页或被替换的页未被修改，则它处理一个缺页中断需要8ms如果被替换的页已被修改，则处理一个缺页中断需要20ms内存存取时间为1μs假定70％被替换的页被修改过，为保证有效存取时间不超过2μs，可接受的最大缺页率是多少？分析：因为页表放在寄存器里，所以访问页表的时间可以忽略不计则存取时间就包括内存存取时间和处理缺页中断的时间答：如果用P表示缺页率，则有效访问时间不超过2μs可表示为：(1-p)×1μs＋p×(0.7×20ms＋0.3×8ms＋1μs)≤2μs因此可计算出：p≤1/16400≈0.000062．下列（A ）存储方式不能实现虚拟存储器A、分区B、页式C、段式D、段页式3．操作系统处理缺页中断时，选择一种好的调度算法对主存和辅存中的信息进行高效调度尽可能地避免（D ）A、碎片B、CPU空闲C、多重中断D、抖动4．分页式存储管理的主要特点是（C ）A、要求处理缺页中断B、要求扩充主存容量C、不要求作业装入到主存的连续区域D、不要求作业全部同时装人主存5．LRU页面调度算法淘汰（B ）的页A、最近最少使用B、最近最久未使用C、最先进入主存D、将来最久使用6．虚拟存储器实际容量受（B ）限制A、物理主存的大小B、计算机的地址结构C、磁盘容量D、数据存放的绝对地址7．分区管理要求对每一个作业都分配（A）的主存单元A、地址连续B、若干地址不连续的C、若干连续的页D、若干不连续的帧8．页面置换算法中（A ）不是基于程序执行的局部性理论A、先进先出调度算法B、LRUC、LFUD、最近最不常用调度算法9．在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是（A）A、节省主存空间B、物理上扩充主存容量C、提高CPU的效率D、实现主存共享10．分页虚拟存储管理中，缺页中断时，欲调度一页进入主存中，内存己无空闲块，如何决定淘汰已在主存的块时，（B ）的选择是很重要的A、地址变换B、页面调度算法C、对换方式D、覆盖技术11．动态重定位技术依赖于（B ）A、重定位装入程序B、重定位寄存器C、地址结构D、目标程序12．（D）存储管理兼顾了段式在逻辑上清晰和页式在存储管理上方便的优点A、分段B、分页C、可变分区方式D、段页式13．在可变分区存储管理中，某作业完成后要收回其主存空间，该空间可能与相邻空闲区合并，修改空闲区表使空闲区始址改变但空闲区数不变的是（C ）情况A、有上邻空闲区也有下邻空闲区B、有上邻空闲区但无下邻空闲区C、无上邻空闲区但有下邻空闲区D、无上邻空闲区且也无下邻空闲区14．可变分区管理中，首次适应分配算法可将空闲区表中的空闲区栏目按（A ）顺序排列A、地址递增B、长度递增C、地址递减D、长度递减15．在固定分区分配中，每个分区的大小是（C ）A、随作业长度变化B、相同C、可以不同但预先固定D、可以不同但根据作业长度固定16．存储管理主要管理的是（ C ）A、外存存储器用户区B、外存存储器系统区C、主存储器用户区D、主存储器系统区17．下述（B ）页面置换算法会产生Belady现象A、最佳置换算法B、先进先出算法C、LRU算法D、Clock算法18．作业执行中发生了缺页中断，经操作系统处理后，应让其执行（C ）指令A、被中断的前一条B、被中断的后一条C、被中断的D、启动时的第一条19可变分区方式常用的主存分配算法中，（A）总是找到能满足作业要求的最小空闲区分配A、最佳适应算法B、首次适应算法C、最坏适应算法D、循环首次适应算法20可变分区方式常用的主存分配算法中，（C）总是找到能满足作业要求的最大空闲区分配A、最佳适应算法B、首次适应算法C、最坏适应算法D、循环首次适应算法二、多项选择题1．不需硬件地址转换机构支撑的存储管理方式是（AD ）A、单用户连续方式B、可变分区方式C、页式和段式D、固定分区方式E、段页式2．可用上下界限寄存器实现存储保护的是（ACE ）存储管理A、分段B、段页式C、可变分区D、分页E、固定分区3．在下列存储器管理方案中，能实现虚拟存储的是（CD ）A、分区管理B、分页存储管理C、请求分页存储管理D、请求分段存储管理E、段页式存储管理4．在下列算法中，可用于页面置换算法的是（ABE ） A、先进先出算法 B、LRU算法C、优先级高者优先算法 D、时间片轮转法E、Clock算法三、填空题1．在存储器管理中，页是信息的物理单位，段是信息的逻辑单位页面大小由系统确定，段的大小由_用户作业本身确定2．将作业地址空间中的逻辑地址转换为主存中的物理地址的过程称为地址转换3．为了解决碎片问题，可采用一种方法，将内存中的所有作业进行移动，使原来分散的多个小分区拼接成一个大分区，这种方法称为紧凑4．覆盖技术的关键是提供正确的覆盖结构5．页表的作用是实现从页号到物理块号的映射6．程序执行的局部性原理体现在时间局部性和空间局部性两个方面7．在分页虚拟存储管理方式中，常采用的页面置换算法有：最佳置换算法，淘汰不再使用或最远的将来才使用的页；先进先出算法，选择淘汰在主存驻留时间最长的页；最近最少使用算法，选择淘汰离当前时刻最近的一段时间内使用得最少的页8．所谓虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统9、可变分区中为提高主存利用率，采用紧凑技术，但这样做花费处理器时间，增加系统开销11．段页式存储管理兼顾了段式在逻辑上清晰和页式存储管理上方便的优点．12．页面调度算法的选择是很重要的，如果选用了一个不合适调度算法就会出现这样的现象，刚被淘汰的页面又立即要用，把它调入，不久又被调出，调出不久又再次调入，如此反复，使调度时间非常频繁，以致大部分时间都花费在来回调度上，这种现象叫做抖动，又称颠簸13．页式存储管理中，进行存储分配时，以块为单位进行分配，采用不连续的分配办法，作业信息可以按页分散在主存不连续的主存块中。
操作系统习题带附标准答案
操作系统习题带附标准答案第五章⼀、问答题1、简述页式虚拟存储管理的基本原理。
2、交换扩充了内存，因此，交换也实现了虚拟存储器。
这句话对吗？不对。
交换是把各个进程完整地调⼊内存，运⾏⼀段时间，再放回磁盘上。
虚拟存储器是使进程在只有⼀部分在内存的情况下也能运⾏。
交换是把整个进程换⼊换出主存。
⽽虚拟存储器的基本思想是程序的⼤⼩可以超过物理内存的⼤⼩，操作系统把程序的⼀部分调⼊主存来运⾏，⽽把其他部分保留在磁盘上。
故交换并未实现虚拟存储器。
3、简述虚拟存储器的实现原理。
4、简述快表的作⽤。
5、什么是紧凑？什么时候紧凑？6、⽐较存储管理中的连续分配和离散分配⽅式。
7、当系统中的地址空间⾮常⼤时（例如32位），会给页表的设计带来什么问题？请给出⼀个⽅案并分析其优缺点。
答：会导致页表过长从⽽很难找到⼀块连续的存储空间存放页表，此外如果页表中的⾏不连续也会加⼤访问页表的查找时间。
可以⽤多级页表解决这个问题，将页表分页，离散地存储在不同区域，同时建⽴另⼀张页表映射原来页表的每⼀页。
优点是不需要⼤块的连续空间，但并没有减少页表的空间，同时也增加了访存次数。
8、缺页中断和⼀般中断有什么区别？9、简述分页存储管理的基本思想和页表的作⽤。
10、交换扩充了内存，因此，交换也实现了虚拟存储器。
这句话对吗？11、叙述简单Clock置换算法的实现⽅案。
12、解释静态重定位与动态重定位。
13、什么叫紧凑，什么时候紧凑？14、为了实现虚拟页式存储管理，页表应该包含哪些内容？15、页和段有哪些区别？16、覆盖技术和交换技术的特点是什么？17、简述分页和分段的区别。
18、什么是紧凑？什么时候紧凑？19、简述虚拟存储器的定义。
20、简述分页和分段的区别21什么叫可重⼊代码？22、局部性原理可以体现在哪两个⽅⾯，其具体含义是什么？23、分页和分段的主要区别是什么？⼆、计算题1、现有⼀分页虚拟存取管理系统，其页表保存在寄存器中。
若有⼀个可⽤的空页或被替换的页未被修改，则它处理⼀个缺页中断需要8ms。
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1、系统中磁头停留在磁道号为100的磁道上，这时先后有4个进程提出了磁盘访问请求，要访问磁盘的磁道号按申请到达的先后顺序依次为：55、120、39、110。
移动臂的运动方向：沿磁道号递减的方向移动。
若分别采用FCFS磁盘调度算法、SSTF算法、SCAN算法时，所需寻道长度分别为多少？FCFS算法：100-55+ 120-55+ 120-39+ 110-39 = 262SSTF算法：110-100 +120-110 + 120-55 + 55-39 = 101SCAN算法： 100-55+ 55-39 +110-39 + 120-110 = 1422、假设磁盘有200个磁道，磁盘请求队列中是一些随机请求，它们照到达的次序分别处于55、58、39、18、90、160、150、38、184号磁道上，当前磁头在100号磁道上，并向磁道号增加的方向上移动。
请给出按FCFS、SSTF、SCAN及CSCAN算法进行磁盘调度时满足请求的次序，并计算它们的平1、在FAT16文件系统中，且每个盘块的大小是512字节，1)如果每个簇可以有4个盘块，可以管理的最大分区空间是多少？2)如果每个簇可以有64个盘块，可以管理的最大分区空间又是多少？答： 1）216 * 4 * 512 = 128M2）216 * 64 * 512 = 2G2、某操作系统的磁盘文件空间共有500块，若用字长为32位的位示图管理盘块空间，试问：1)位示图需要多少个字？2)如果b（盘块号）, i， j从1开始计数，第i字第j位对应的块号是多少？3)如果b（盘块号）, i， j 从0开始计数，第i字第j位对应的块号是多少？答：1）[500/32] =162) b = 32* (i-1) +j3）b= 32*i+j3、有3200个磁盘块可用来存储信息，如果用字长为16位的字来构造位示图，若位示图部分内容如图所示。
1)位示图共需多少个字？2)若某文件长度为3200B，每个盘块为512个字节，采用链接结构且盘块从1开始计数，系统将为其分配哪些磁盘块？3)试具体说明分配过程。
4)若要释放磁盘的第300块，应如何处理？1）3200/16=2002）3200/512 =7 ； 20、24、25、26、27、37和383）顺序检索位示图，从中找到第一个值为0的二进制位，得到行号i=2，列号j=4 ;计算出找到的第一个盘块是 B1 = （2-1)*16+4=20第二个值为0的二进制位，得到行号i=2，列号j=8. ;计算出找到的第一个盘块是B2=(2-1)*16+8=24………….修改位示图，令Map[2,4]=Map[2,8] = …..=1,并将对应块20、24……. 分配出去。
4）计算出磁盘第300块所对应的二进制位的行号i和列号j :i = (300-1)/16 + 1 = 19 j = (300-1)MOD16 + 1= 12 修改位示图，令Map[19，12]=0，表示对应块为空闲块。
4、有一计算机系统利用下图所示的位示图（行号、列号都从0开始编号）来管理空闲盘块。
如果盘块从1开始编号，每个盘块的大小为1KB。
（1）现要为文件分配两个盘块，试具体说明分配过程。
（2）若要释放磁盘的第300块，应如何处理？（编号从0开始）1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0答：（1）为某文件分配两个盘块的过程如下：①顺序检索位示图，从中找到第一个值为0的二进制位，得到其行号il=2，列号jl=2。
第二个值为0的二进制位，得到其行号i2=3，列号j2=6。
②计算出找到的两个空闲块的盘块号分别为：b1=i1×16+j1+1=2×16+2+1=35b2=i2×16+j2+1=3×16+6+1=55③修改位示图，令map[2,2]=map[3,6]=1，并将对应块35、55分配出去。
（2）释放磁盘的第300块时，应进行如下处理：①计算出磁盘第300块所对应的二进制位的行号i和列号j：i=（300-1）／16=18，j =（300-1）%16=11②修改位示图，令map[18,11]=0，表示对应块为空闲块。
1、存放在某个磁盘上的文件系统，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13个地址项，第0~9 个地址项为直接地址，第10个地址项为一次间接地址，第11个地址项为二次间接地址，第12个地址项为三次间接地址。
如果每个盘块的大小为4KB,若盘块号需要用4个字节来描述，请问系统中允许文件的最大长度是多少？直接地址： 10 * 4KB +一次间接地址：（4KB/4B）* 4KB +二次间接地址：（4KB/4B）* （4KB/4B） * 4KB +三次间接地址：（4KB/4B）* （4KB/4B） * （4KB/4B） * 4KB= 40KB+4MB+4GB+4TB2、设有一分页存储管理系统，向用户提供的逻辑地址空间最大为16页，每页4096字节，①试问逻辑地址至少应为多少位？每页4096B，所以页内位移部分地址需要占12个二进制位，逻辑地址空间最大为16页，所以页号部分地址需要占4个二进制位。
故逻辑地址至少应为16位。
3、在两级索引分配方式下，如果每个盘块的大小为4KB，每个盘块号占4个字节，①所允许的文件最大长度是多少？(4KB/4B) * (4KB/4B) * 4KB = 4GB4、请分别解释在连续分配方式、隐式链接分配方式、显式链接分配方式和索引分配方式中如何将文件的字节偏移量3500转换为物理块号和块内位移量（设盘块大小为1KB，盘块号需占4个字节）。
解：首先，将字节偏移量3500转换成逻辑块号和块内位移量：3500／1024得到商为3，余数为428，即逻辑块号为3，块内位移量为428。
（1）在连续分配方式中，可从相应文件的FCB中得到分配给该文件的起始物理盘块号，例如a0，故字节偏移量3500相应的物理盘块号为a0+3，块内位移量为428。
（2）在隐式链接方式中，由于每个盘块中需留出4个字节（如最后的4个字节）来存放分配给文件的下一个盘块的块号，因此字节偏移量3500的逻辑块号为3500／1020的商3，而块内位移量为余数440。
从相应文件的FCB中可获得分配给该文件的首个（即第0个）盘块的块号，如b0；然后可通过读第b0块获得分配给文件的第1个盘块的块号，如b1；再从b1块中得到第2块的块号，如b2；从b2块中得到第3块的块号，如b3。
如此，便可得到字节偏移量3500对应的物理块号b3，而块内位移量则为440。
（3）在显式链接方式中，可从文件的FCB中得到分配给文件的首个盘块的块号，如c0；然后可在FAT的第c0项中得到分配给文件的第1个盘块的块号，如c1；再在FAT的第c1项中得到文件的第2个盘块的块号，如c2；在FAT的第c2项中得到文件的第3个盘块的块号，如c3。
如此，便可获得字节偏移量3500对应的物理块号c3，而块内位移量则为428。
（4）在索引分配方式中，可从文件的FCB中得到索引表的地址。
从索引表的第3项（距离索引表首字节12字节的位置）可获得字节偏移量3500对应的物理块号d，而块内位移量为428。
5、存放在某个磁盘上的文件系统，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13个地址项，第0-9个地址项为直接地址，第10个地址项为一次间接地址，第11个地址项为二次间接地址，第12个地址项为三次间接地址。
如果每个盘块的大小为512字节，若盘块号需要用3个字节来描述，而每个盘块最多存放170个盘块地址。
问：（1）该文件系统允许文件的最大长度是多少？（2）将文件的字节偏移量5000、15000、150000转换为物理块号和块内偏移量。
（3）假设某个文件的FCB己在内存，但其他信息均在外存，为了访问该文件中某个位置的内容，最少需要几次访问磁盘，最多需要几次访问磁盘？解：（1）该文件系统中一个文件的最大长度可达：10+170+170×170+170×170×170=4942080块，共4942080×512字节=2471040KB（2）①5000／512得到商为9，余数为392，即字节偏移量5000对应的逻辑块号为9，块内偏移量为392。
由于9<10，故可直接从该文件的FCB的第9个地址项处得到物理盘块号，块内偏移量为392。
②15000／512得到商为29，余数为152，即字节偏移量15000对应的逻辑块号为29，块内偏移量为152。
由于10< 29< 10+170，而29-10=19，故可从FCB的第10个地址项，即一次间址项中得到一次间址块的地址；并从一次间址块的第19项（即该块的第57~59这3个字节）中获得对应的物理盘块号，块内偏移量为152。
③150000／512得到商为292，余数为496，即字节偏移量150000对应的逻辑块号为292，块内偏移量为496。
由于10+170< 292< 10+170+170×170，而292-（10+170）=112，112／170得到商为0，余数为112，故可从FCB的第11个地址项，即二次间址项中得到二次间址块的地址，并从二次间址块的第0项中获得一个一次间址块的地址，再从这一次间址块的第112项中获得对应的物理盘块号，块内偏移量为496。
（3）由于文件的FCB己在内存，为了访问文件中某个位置的内容，最少需要1次访问磁盘（即可通过直接地址直接读文件盘块），最多需要4次访问磁盘（第一次是读三次间址块，第二次是读二次间址块，第三次是读一次间址块，第四次是读文件盘块）。
6、在某个文件系统中，每个盘块为512字节，文件控制块占64个字节，其中文件名占8个字节。
如果索引节点编号占2个字节，对一个存放在磁盘上的256个目录项的目录，试比较引入索引节点前后，为找到其中一个文件的FCB，平均启动磁盘的次数。
解：在引入索引节点前，每个目录项中存放的是对应文件的FCB，故256个目录项的目录总共需要占用256×64／512=32个盘块。
故，在该目录中检索到一个文件平均启动磁盘次数为（1+32）／2=16.5。
在引入索引节点后，每个目录项中只需存放文件名和索引节点的编号，因此256个目录项的目录总共需要占用256×（8+2）／512=5个盘块。
因此，找到匹配的目录项平均需要启动3次磁盘；而得到索引节点编号后还需启动磁盘将对应文件的索引节点读入内存，故平均需要启动磁盘4次。