操作系统概念第八章

时间：2024-04-07 14:16:12

内存管理

题目一

试说明内部碎片和外部碎片之间的差别。

解：
内部碎片是在在某一区域或某一页中，没有被占据其位置的进程所使用的区域。直到进程结束，释放该页或该区域，这个空间才可以重新被系统所利用。
外部碎片是由进程的不连续分配所产生的。

题目二

考虑一个页表在内存中的内存分页系统：
（1）如果内存访问的时间为 200ns，试问访问页表中的一个数据需要多长时间？
（2）如果增加 TLB，其中 90% 的页引用被 TLB 命中，TLB 的访问时间为 10ns请问有效内存访问时间是多少？

解：

  1. 在访问页表时需要访问一次内存，从页表中读取完帧号又需要访问一次内存，每次访问内存的时间都是一样的，所以如果一次访问内存的时间为200ns，那么访问页表中的一个数据需要200ns，且完成一次从逻辑地址到物理地址的映射需要200ns+200ns=400ns
  2. 假如是同时访问页表和TLB的话，那么如果TLB命中，就停止查找页表，访问TLB的时间为10ns，访问内存的时间为200ns；如果TLB没有命中的话，那么继续查找页表，访问内存的时间为400ns；所以有效内存访问时间为210ns90%+400ns10%=229ns
    假如是先访问TLB再访问页表的话,，如果TLB命中的话，访问内存时间为10ns+200ns=210ns；如果TLB命中失败的话，访问内存时间为10ns+200ns+200ns=410ns；所以有效内存访问时间为90%*210ns+10%*410ns=230ns

题目三

考虑表1中所示段表：
请给出下列逻辑地址对应的物理地址。
（1）0，120
（2）1，120
（3）2，120
（4）3，120
（5）4，120
操作系统概念第八章

解：

  1. 段0的120位地址，由于小于其长度600，所以地址是合法的；对应的物理地址是219+120=339；
  2. 段1的120位地址，由于段1的长度为14，所以该地址不合法，该逻辑地址不在段内
  3. 段2的120位地址，由于段2的长度为100，所以该地址不合法，该逻辑地址不在段内
  4. 段3的120位地址，由于段3的长度为580，所以该地址是合法的，对应的物理地址是1327+120=1447
  5. 段4的120位地址，由于段4的长度为96，所以该地址是不合法的，该逻辑地址不在段内

题目四

试按要求设计多级分页系统：
（1）逻辑地址为 48 位；
（2）物理地址为 48 位；
（3）页大小为 1M；
（4）各级页表中的页表项均不得超过 1K 项；
请给出设计的要点，包括地址划分，各级页表项数，逻辑地址到物理地址的转换方法等

解：
页大小为1M，所以页的偏移为2^20，所以对于逻辑地址来说p=48-20=28，d=20；
对于物理地址来说f=48-20=28，d=20
由于页表项不得超过1K项，即页表项不得超过210位，所以需要进行三级分页设计；第二级外部页表项为210，外部页表项为210，内部页表项为28;
即我们的逻辑地址被分为p1=10，p2=10，p3=8，d=20；
从第二级外部页表的第i项（0<=i<=2^10-1)找到对应外部页表的索引
从外部页表的第j项（0<=i<=2^10-1）找到对应内部页表的索引；
从内部页表的第k项（0<=i<=2^8-1）找到对应帧号（即物理地址的索引），然后结合偏移找到相应的物理地址
操作系统概念第八章

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