操作系统第五章作业答案

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1、第5章习题答案3、可变分区管理方式下，采用移动技术有什么长处？移动一道作业时操作系统要做哪些工作？答:消除外部碎片.通过一段时间的分派回收后,会产生诸多碎片,这些碎片都很小,局限性以满足程序分派重内存的规定,但总和可以满足程序的分派规定.通过移动技术,在合适的时候,在内存中移动程序,把所有空闲碎片合并成一种持续的大空闲空间放在内存一端,就可以满足分派的规定移动一道作业时，操作系统需要修改被移动进程的地址信息，还要复制进程空间；并且在移动时必须停止所有其她程序的运营。4、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，空闲区的大小依次为32K，10K，5K，228K，100K。既

2、有五个作业J1，J2，J3，J4和J5。它们各需主存1K，10K，108K，28K和115K。若采用最先适应分派算法能把这五个作业按J1J5的顺序所有装入主存吗？你觉得按如何的顺序装入这五个作业可使主存空间运用率最高。答：（1）不行。列表模拟J1J5进入内存状况如下：初始空闲分区状态J1进入后空闲分区的状态J2进入后空闲分区的状态J3进入后空闲分区的状态J4进入后空闲分区的状态没有满足J5运营条件的空闲分区32K31K21K21K21K10K10K10K10K10K5K5K5K5K5K228K228K228K120K92K100K100K100K100K100K（2）以J1,J2,J3,J5,

3、J4的顺序装入这五个作业可使主存空间运用率最高。以上述顺序模拟装入过程列表如下：初始空闲分区状态J1进入后空闲分区的状态J2进入后空闲分区的状态J3进入后空闲分区的状态J5进入后空闲分区的状态J4进入后空闲分区的状态32K31K21K21K21K21K10K10K10K10K10K10K5K5K5K5K5K5K228K228K228K120K5K5K100K100K100K100K100K72K这样可以将五个作业所有装入内存，使得内存运用率最高。6、段式存储管理系统中是如何实现存储保护的？答：由于段是按逻辑意义来划分的，可以按段名访问因此段式存储管理可以以便地实现内存信息的共享并进行有效的内存

4、保护。段式管理的保护重要有两种。一种是地址越界保护法，另一种是存取方式控制保护法。具体措施有：（1） 运用段表及段长来实现段的保护，避免程序执行时地址越界。（2） 存取权限保护法：在段表中设有“存取权”一项，可对程序的保护权限进行多种必要的限制。（3） 存储保护键保护：由于I/O通道对存储器访问是不通过段表的，因此有的机器还采用存储保护键保护。地址越界保护是运用表中的段长项与虚拟地址中的段内相对地址比较进行的。若段内相对地址不小于段长，系统就会产生保护中断。但是，在容许段动态增长的系统中，段内相对地址不小于段长是容许的。为此，段表中设立相应的增补位以批示与否容许该段动态增长。建立存取控制指在段

5、表的每个表目中，除指明段长以外，还增长“存取方式”一项。这种段的保护，对非共享段来说，重要是用来批示程序设计的错误。而对于共享段来说，则显得特别重要。采用存取保护键。由于I/O通道对存储器的访问是不通过段表的，因此有的机器除了段保护之外，还采用存储保护键。由于这种保护对I/O通道十分有效。总之，在一种段式存储管理系统中，通过建立段表，施加存取控制，以及设立存储保护键等，可以提供一种多级的存储保护体系。10、有一种操作系统采用段式存储管理方案，顾客区内存为512K，分派时截取空闲块的前半部分(小地址部分)。初始时内存所有空闲。系统执行如下申请、释放操作序列。 申请300K，申请100K，释放30

6、0K，申请150K，申请50K，申请90K（1）若采用一方面适应算法，空闲块表中有哪些空块(指出大小，地址)；（2）若采用最佳适应算法，空闲块表中有哪些空块(指出大小，地址)；（3）若随后又申请80K，针对上述两种状况阐明成果？其成果阐明了什么问题？答：操作系统采用段式存储。执行申请释放序列后，成果如下：a、如果采用一方面适应算法，空闲块表中的空块有地址大小290k10k400k112kb、如果采用最佳适应算法，空闲块表中的空块有地址大小240k60k450k62kc、若继续申请80k如果之前采用一方面适应算法，则直接分派起始地址为400k的持续80k空间如果之前采用最佳适应算法，则需要一方面

7、采用拼接技术对空闲空间进行合并，然后在合并后的空闲空间中分派持续80k空间。在上述状况中采用最佳适应算法却导致后来的内存直接分派失败而不得不进行内存空间整顿。这阐明最佳适应算法并不是所有时候都可以保持大块持续的空闲空间。11、如果一种程序的段表如下：段号 状态位 段起始地址 段长 存取控制 0 0 100 40 W 1 1 20 W 2 0 1590 100 E 3 0 75 50 R其中，状态位为“1”表达该段不在内存。存取控制：W表达可写，R表达可读，E表达可执行。对于如下的逻辑地址也许会发生什么状况：（1）STORE 1，0，50（2）STORE 1，1，10（3）LOAD 1，2，77

8、（4）LOAD 1，3，20答：（1）地址越界保护；（2）发生链接中断，由操作系统的链接中断解决程序解决，根据间接字中的地址找到链接地址的符号名，并将目的段调入内存分派段号，再根据标号找到段内地址，修改间接字，置状态位为0，完毕链接后，重新执行该指令，将R1中的寄存器写入目的地址；（3）内存保护错误。可执行数据不能被load（4）可以将第3段，偏移为20处所存的地址指向的内存单元的数据读入R1中12、设在内存中按地址递增顺序有三个不持续的空闲区F1、F2、F3，它们的容量分别是60K、130K、20K。请给出一种后备作业序列，使得实行存储分派时（1）采用最佳适应算法将获得好的效果，而采用最差适

9、应算法和一方面适应算法效果都不好；（2）采用最佳适应算法效果不好，而采用最差适应算法和一方面适应算法都可获得好的效果；（3）采用最差适应算法将获得好的效果，而采用一方面适应算法和最佳适应算法效果都不好；（4）采用这三种算法都可获得好效果；（5）采用这三种算法效果都不好。答：（1）符合规定的后备作业序列为J1:1K, J2:60K, J3:130K模拟采用最佳适应算法的装入过程如下：初始空闲区状态装入J1后的空闲区状态装入J2后的空闲区状态装入J3后的空闲区状态60K60K0K0K130K130K130K0K20K19K19K19K模拟采用最坏适应算法的装入过程如下：初始空闲区状态装入J1后的空

10、闲区状态装入J2后的空闲区状态没有可以满足J3装入条件的空闲区60K60K0K130K129K129K20K20K20K模拟采用一方面适应算法的装入过程如下：初始空闲区状态装入J1后的空闲区状态装入J2后的空闲区状态没有可以满足J3装入条件的空闲区60K59K59K130K130K70K20K20K20K只有采用最佳适应算法才干将3个作业所有装入，由于其她两种算法都为了装入较小的作业而划分了较大的空闲区，使得剩余的空闲区相对于未装入的较大的作业小了（2）满足条件的后备队列为：J1:1K, J2:129K, J3:59K, J4:20K。模拟采用最佳适应算法的装入过程如下：初始空闲区状态装入J1

11、后的空闲区状态装入J2后的空闲区状态装入J3后的空闲区状态没有可以满足J4装入条件的空闲区60K60K60K1K130K130K1K1K20K19K19K19K模拟采用最坏适应算法的装入过程如下：初始空闲区状态装入J1后的空闲区状态装入J2后的空闲区状态装入J3后的空闲区状态装入J4后的空闲区状态60K60K60K1K1K130K129K0K0K0K20K20K20K20K0K模拟采用一方面适应算法的装入过程如下：初始空闲区状态装入J1后的空闲区状态装入J1后的空闲区状态装入J1后的空闲区状态装入J1后的空闲区状态60K59K59K0K0K130K130K1K1K1K20K20K20K20K0

12、K采用一方面适应算法和最坏适应算法都可以将4个作业所有装入内存，而最佳适应算法只能将3个作业装入内存。由于最佳适应算法在装入过程中形成了小的不能有效运用的碎片。（3）满足条件的后备队列为：J1:30K, J2:80K, J3:60K。模拟采用最差适应算法的装入过程如下：初始空闲区状态装入J1后的空闲区状态装入J2后的空闲区状态装入J3后的空闲区状态60K60K60K0K130K100K20K20K20K20K20K20K模拟采用最佳适应算法的装入过程如下：初始空闲区状态装入J1后的空闲区状态装入J2后的空闲区状态没有可以满足J3装入条件的空闲区60K30K30K130K130K50K20K20

13、K20K模拟采用一方面适应算法的装入过程如下：初始空闲区状态装入J1后的空闲区状态装入J2后的空闲区状态没有可以满足J3装入条件的空闲区60K30K30K130K130K50K20K20K20K只有最差适应算法能把所有的作业装入内存。由于其他两种算法划分了相对较小的空闲区形成了碎片。（4）将（2）中的后备队列改为：J1:1K, J2:129K, J3:59K, J4:18K。则最佳适应算法也可以在最后一步装入J4。则三种算法都可以装入所有的作业。具体的过程不再画出，请参照（2）题的表格。这是由于作业的大小刚好比较合意。（5）将（3）中的后备队列改为J1:30K, J2:80K, J3:61K。

14、则最坏适应算法也无法在最后将J3装入内存。则三种算法都不能装入所有的作业。具体的过程不再画出，请参照（3）题的表格。这是由于作业的大小刚好比较不合意。21、假定磁盘空闲空间表表白有下列存储块空闲：13、11、18、9和20块。有一种规定为某文献分派10个持续的磁盘块。（1）如果采用初次适应分派方略，那么将分派哪个块？（2）如果采用最佳适应分派方略，那么将分派哪个块？（3）如果采用最差适应分派方略，那么将分派哪个块？答:(1)13 (2)11 (3)2023、为什么要引入虚拟存储器？虚拟存储器是什么？它需要什么硬件支持？根据什么说一种计算机系统有虚拟存储器？如何拟定虚拟存储器的容量？答：由于软件

15、容量的迅速扩张，有也许一种进程的程序比内存可用空间还要大，这时候该程序就无法运营；另一方面，由于程序的局部性，在进程运营的任一阶段只须使用程序的一部分，如果预先分派所有的内存空间，内存就会被挥霍。为了能更有效的支持多道程序设计技术的实现和大型程序运营的需要，因此使用了虚拟存储器的概念，运用大容量的外存来扩大内存，产生一种比有限的实际内存空间大得多的、逻辑的虚拟内存空间，从而增强系统的解决能力。虚拟存储器简称虚存，是把内存与外存有机的结合起来使用，从而得到一种容量很大的、速度足够快的“内存”。虚拟存储器需要的硬件支持是：系统有一种容量足够大的外存；系统有一种具有相称容量的内存；硬件提供实现虚、实

16、地址映射的机制。如果一种计算机系统硬件上拥有上述的支持条件、操作系统又支持虚拟存储管理，那么这个计算机系统是有虚拟存储器的。一种虚拟存储器的最大容量（寻址空间）可以用寄存器的位数来拟定，因此例如X86体系的计算机寄存器为32位，因此虚拟存储器的最大容量应当为2的32次方字节，即4GB。26、有一种虚拟存储系统。分派给某进程3页内存，开始时内存为空，页面访问序列如下： 6，5，4，3，2，1，5，4，3，6，5，4，3，2，1，6，5（1）若采用先进先出页面置换算法(FIFO)，缺页次数为多少？（2）若采用近来至少使用页面置换算法(LRU)，缺页次数为多少？（3）若采用最佳页面置换算法算法呢？答

17、:(1):17次(2):17次(3)11次27、有一台计算机具有4个页面，每一页的装入时间，最后一次修改时间以及R与M位的值如下(时间为时钟周期)：页 装入时间 最后访问时间 R M0 126 279 0 01 230 260 1 02 120 272 1 13 160 280 1 1（1）NRU应裁减哪一页（2）FIFO应裁减哪一页（3）LRU应裁减哪一页（4）第二次机会应裁减哪一页答：NRU应裁减第0页FIFO应裁减第2页LRU应裁减第1页第二次机会应裁减第0页29、何谓系统的“抖动”现象？当系统发生“抖动”时，你觉得应当采用什么措施来加以克服？答：在虚存中，页面在内存与外存之间频繁调度，

18、以至于调度页面所需时间比进程实际运营的时间还多，此时系统效率急剧下降，甚至导致系统崩溃。这种现象为颠簸（或抖动）。颠簸或抖动产生的最重要的因素是页面置换算法不合理，分派给进程的物理页面数太少。可以考虑改善页面的置换算法。另一方面，程序员编写程序的同步，如果能根据机器寻址的特点，来调节访存指令的执行顺序（例如对大矩阵的操作是先行后列还是先列后行，等）也可以避免抖动的发生。30、在虚拟页式存储管理中，进程在内外存中的寄存有如下两种措施： （1）一部分页面放在内存，其他页面放在外存；（2）一部分页面放在内存，所有页面放在外存；试从系统开销的角度分析两种措施各自的优缺陷， 并阐明页表的差别。答：第一种

19、措施，一部分页面放内存，其他页面放外存，这样在内存中的页面在外存中不存在副本，第二种措施目前需要的页面放在内存中，所有的页面在外存中均有副本，因此第一种措施比第二种措施占据的存储空间小。但是在将页面移出内存的过程中，对于第一种措施，不管要移出的页面与否被修改正，都必须将其写回磁盘；对第二种措施，如果要移出的页面没有被修改正，那么它在磁盘上的副本已经是最新的了，则不需要写回，调入的页直接覆盖被裁减的页就行了。因此第二种措施比起第一种措施来，输入输出设备的压力小，调入调出数据和程序段的频率低。 由于第一种措施移出页面时不管页面与否被修改正都得将其写回外存，因此页表中不需要有修改位。因此页表差别在第

20、一种措施的页表不需要有修改位，而第二种措施需要有修改位。31、有一种虚拟存储系统采用近来至少使用（LRU）页面置换算法，每个程序占3页内存，其中一页用来寄存程序和变量i,j（不作她用）。每一页可寄存150个整数变量。程序A和程序B如下：程序A：VAR C:ARRAY1.150,1.100 OF integer;i,j:integer;FOR i:=1 to 150 DO FOR j:=1 to 100 DO Ci,j:=0;程序B：VAR C:ARRAY1.150,1.100 OF integer;i,j:integer;FOR j:=1 to 100 DO FOR i:=1 to 150 D

21、O Ci,j:=0;设变量i,j放在程序页中，初始时，程序及变量i,j已在内存，其他两页为空。矩阵C按行序寄存。（1）试问当程序A和程序B执行完后，分别缺页多少次？（2）最后留在内存中的各是矩阵C的哪一部分？答(1)100次,10000次(2)程序A运营完后内存两个页面中分别为:第一页:ARRAY148,1到ARRAY148,100和ARRAY149,1到ARRAY149,50第二页: ARRAY149,51到ARRAY149,100和ARRAY150,1到ARRAY150,100程序B运营完后内存两个页面中分别为:第一页:ARRAY148,1到ARRAY148,100和ARRAY149,1到

22、ARRAY149,50第二页: ARRAY149,51到ARRAY149,100和ARRAY150,1到ARRAY150,10032、某采用页式虚拟存储管理的系统，接受了一种共7页的作业，作业执行时依次访问的页为1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6。若采用近来至少用（LRU）调度算法，作业在得到两块主存空间和四块主存空间时各会产生多少次缺页中断？如果采用先进先出（FIFO）调度算法又会有如何的成果？解：（1）LRU、两块主存空间：LRU：1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 6页1：1 2 3 4 2 1 5 6

23、2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 6页2： 1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 2 2 缺页中断18次（2）LRU、四块主存空间：LRU：1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 6页1：1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 6页2： 1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3页3： 1 2 3 4 2 1 5 6 6 1 2 3 7 6 3 3 1 2页4： 1 1 3 4 2 1 5 5 6 1 2 2 7 6 6 6 1 2 1 2 1

24、 2 3 2 2 3 6缺页中断10次（3）FIFO、两块主存空间：LRU：1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 6页1：1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 1 3 7 6 3 2 1 1 3 6页2： 1 2 3 4 2 1 5 6 2 2 1 3 7 6 3 2 2 1 3 2 2 缺页中断18次（4）FIFO、四块主存空间：LRU：1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 6页1：1 2 3 4 4 4 5 6 2 1 1 3 7 6 6 2 1 1 3 3页2： 1 2 3 3 3 4 5 6 2 2 1 3

25、7 7 6 2 2 1 1页3： 1 2 2 2 3 4 5 6 6 2 1 3 3 7 6 6 2 2页4： 1 1 1 2 3 4 5 5 6 2 1 1 3 7 7 6 6 2 1 2 3 2 6缺页中断14次33、比较多种存储管理方式的特性（涉及主存空间的分派方式、与否要有硬件的地址转换机构作支撑、适合单道或多道系统等）、重定位方式、地址转换的实现（操作系统和硬件如何配合）、存储保护的实现（操作系统和硬件各自做些什么工作）。存储管理特性重定位方式地址转换过程存储保护主存分派方式硬件地址转换适合系统其她单一顾客存储一次性所有持续不必需单道运用率低，不灵活动态或静态根据基地址生成物理地址。

26、静态由软件完毕；动态可由硬件提供基地址寄存器协助转换无分区管理固定分区管理按照程序提供的内存需求最大值从已划分好的固定区域中分派不必需多道不能充足运用内存，碎片问题严重，程序大小受到限制动态或静态根据基地址生成物理地址。静态由软件完毕；动态可由硬件提供基地址寄存器协助转换通过界线寄存器硬件或保护键软件的相应判断，产生越界中断或者保护性中断硬件。可变分区管理在装入程序时从空闲区域中划分不必需多道简朴易行，运用率较高。缺少扩大性动态（拼接时）根据基地址生成物理地址。可由硬件提供基地址寄存器协助转换页式存储管理以页面为单位，按顾客程序需求的页数分派，分派空间不一定持续需要页表始址寄存器和长度寄存器，

27、也可以增长快表多道有效解决碎片问题，但有时也会导致空间挥霍。动态把逻辑地址分为页号和页内地址，与页表长度寄存器比较，检查越界，根据页表始址寄存器得到页表首地址，根据逻辑页号找到内存块号，并且与页内地址拼成物理地址。可以用快表来实现加速。硬件保护键软件或扩大页表，增长存取控制项硬件段式存储管理以段为单位，为每一种逻辑段分派持续的内存空间需要段表始址寄存器和长度寄存器，也可以增长快表多道便于动态分派内存，管理和申请统一化，便于共享，动态链接，会有碎片问题动态把逻辑地址分为段号和段内地址，与段表长度寄存器比较，检查越界，根据段表始址寄存器得到段表首地址，根据逻辑段号找到该段起始地址，并且与段内地址拼

28、成物理地址。可以用快表来实现加速硬件越界检查硬件保护键软件或扩大段表，增长存取控制项硬件段页式存储管理以段为单位，为每一种逻辑段按顾客程序需求的页数分派，分派空间不一定持续需要段表始址寄存器、长度寄存器和快表多道以便顾客提高运用率，结合段式与页式的长处动态根据段号查找快表，如果找到则直接获得物理地址，否则通过段表始址寄存器查找段表，根据段号查找页表位置，根据页号在页表中查找内存块号，和页内地址拼接成物理地址，并更新快表硬件越界检查硬件保护键或扩大段表，增长存取控制项硬件虚拟存储管理虚拟页式存储程序运营时不装入所有页面，根据需求动态装入，使用页面置换算法来调换内存中的页面需要在页式基本上增长页号

29、、驻留位、内存块号、外存地址、访问位、修改位多道把内存与外存有机结合起来，扩大了内存的容量，有也许产生抖动动态在地址映射过程中如果访问页面不存在则产生缺页中断硬件，并根据一定的算法将页面调入内存，如果内存已满，需要将某些页面临时移出内存。软件越界检查硬件保护键软件或扩大段表，增长存取控制项硬件虚拟段式存储程序运营时不所有装入，根据需求动态装入，以段为单位进行内外村的互换。需要在段式基本上增长特性位、存取权限位、标志位、扩大位多道把内存与外存有机结合起来，扩大了内存的容量，有也许产生抖动动态在地址映射过程中如果访问段不存在则产生缺段中断硬件，检察系统与否有足够持续空间，如有则直接装入，否则尝试使用紧缩技术获得足够持续空间，如果还局限性则考虑裁减某些内存中的不常用段。软件