1、关于分配策略例题

case1：某系统的空闲分区见下表，如有下列作业：96KB，20KB，200KB，分别采用首次适应算法和最佳适应算法来处理这些作业序列，哪种算法能满足该作业序列请求？

分区号	大小	始址
1	32KB	100K
2	10KB	150K
3	5KB	200K
4	218KB	220K
5	96KB	530K

首次适应算法是选取第一个满足96KB的分区，即选取4号分区，218KB；

                  选取第一个满足 20KB的分区，即选取1号分区，32KB；

                  选取第一个满足 200KB的分区，无满足空闲分区，作业序列请求无法满足；

最佳适应算法是选取大于96KB且最接近的分区，即选取5号分区，96KB；

                  选取选取大于20KB且最接近的分区，即选取1号分区，32KB；

                  选取选取大于200KB且最接近的分区，即选取4号分区，218KB；作业序列请求满足；

分配处理之后的空闲分区表：

分区号	大小	始址
1	12KB	120K
2	10KB	150K
3	5KB	200K
4	18KB	420K
5	0KB	*

2、逻辑地址转换物理地址

case1：

 解答：相联存储器（TLB）就是快表（具有并行查找能力的高速缓冲存储器），用来存放当前访问的若干页表项，加速地址变换过程。而内存中的页表称为慢表（地址转换过程是第一次访问页表，确定所存取的数据或指令的物理地址，第二次是根据地址存取数据或指令）【注意进制问题】

（1）因为页面是32B=2^5,则页内偏移量是5位，其余是页号

（2）101（八进制）=001 000 001（二进制），则0010为页号，转成十进制为2，在相联存储器中对应页帧号f3

204（八进制）=010 000 100（二进制），则0100为页号，转成十进制为4，不在相联存储器中，查内存表可知页帧号为f5,并用其更新相联存储器中的一项

576（八进制）=101 111 110（二进制），则1011为页号，转成十进制为11，超出页表范围，即产生越界中断

case 2：

 

答： 页面大小1KB=2^10B，页内偏移量是10位

0AC5H= 0000 10/10 1100 0101B，00010=2,逻辑页号为2，物理块号为4，物理地址是0001 00/10 1100 0101B=12C5H

1AC5H= 0001 10/10 1100 0101B，,逻辑页号为6，不在页面映射表中，会产生缺页中断，系统进行缺页中断处理

3AC5H= 0011 10/10 1100 0101B，,逻辑页号为14，该用户程序只有10页，因此系统会产生越界中断。

case 3：

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。操作系统最多为一个进程分配4页物理内存，页的大小为1KB，并采用固定分配局部置换策略。在时刻260前，某进程内存分配与访问情况如下表所示：

页号	页框号	装入时间	访问时间
0	7	130	250
1	4	230	230
2	2	200	240
3	9	160	245

当该进程执行到时刻260时候，要访问逻辑地址17CAH,问题：

（1）该逻辑地址对应的页号是多少？

（H表示16机制，0~9: 0000~1001,A~F:1010~1111）

17CAH = 0001（1） 0111（7） 1100（C） 1010（A）

页面大小为1KB=2^10，则页内偏移量是10位，则前6位为页号，0001 01=5，对应页号为5

（2）采用FIFO，计算该逻辑地址对应的物理地址？

按照FIFO，先替换的页框号是7（最先装入），逻辑地址是0001 11|11 1100 1010，|前是页框号，页内偏移量不变，转成16进制为1FCAH

（3）采用LRU，计算该逻辑地址对应的物理地址？

LRU是最近最长时间未被访问，访问时间最早的是230，即页框号为4，0001 00|11 1100 1010，|前是页框号，页内偏移量不变，转成16进制为13CAH

case 4：

 段号0，内存始址为210，段长是500，则段内位移430（逻辑地址）是合法的，对应物理地址是210+430=640

 段号1，内存始址为2350，段长是20，则段内位移10（逻辑地址）是合法的，对应物理地址是2350+10=2360

 段号2，内存始址为100，段长是90，则段内位移500（逻辑地址）是不合法的，段内位移超过段长，为非法地址

 段号3，内存始址为1350，段长是590，则段内位移400（逻辑地址）是合法的，对应物理地址是1350+400=1750

 段号4，内存始址为1938，段长是95，则段内位移112（逻辑地址）是不合法的，段内位移超过段长，为非法地址

不存在第5段

case 5：

 答：

（1）页面大小：64KB/16=4KB

进程长度：4KB×4=16KB

（2）

页号	块号	逻辑地址
0	9	（0,0）
1	0	（1,72）
2	1	（2,1023）
3	14	（3,99）

页面大小为4KB=2^12B，页内偏移量为12位，16个物理块，需要4位标记（0000-1111）

页号为0的初始地址：1001 0000 0000 0000B，即9000H

页号为1的初始地址：0000 0000 0000 0000B，即0000H

页号为2的初始地址：0001 0000 0000 0000B，即1000H

页号为3的初始地址：1110 0000 0000 0000B，即E000H

（3）

0,0的二进制是0000，内存地址（9,0）=1001 0000 0000 0000B,即9000H

1,72的二进制是0100 1000，内存地址（0,72）=0000 0000 0100 1000B,即0048H

2,1023的二进制是0011 1111 1111，内存地址（1,1023）=0001 0011 1111 1111B,即13FFH

3,99的二进制是0110 0011，内存地址（14,99）=1110 0000 0110 0011B,即E063H

case 6 

答：页面大小64B=2^6B，页内偏移量为6位，进程长度为702/64=10余62 ，即需要11个页面

（八进制转二进制，占3位）

0105 =0 0100 0101B，页号为001，即1，页帧号F1，能在快表中查到，页内偏移是00 0101B=5，物理地址是（F1，5）

0217=0 1000 1111B，页号为010，即2，页帧号F2，能在快表中查到，页内偏移是00 1111B=15，物理地址是（F2，15）

0567=1 0111 0111B，页号为101，即5，页帧号F5，能在内存页表中查到，页内偏移是11 0111B=55，物理地址是（F5，55）

01120=0010 0101 0000B，页号为0010 01，即9，页帧号F9，能在内存页表中查到，页内偏移是11 0111B=16，物理地址是（F9，16）

02500=0101 0100 0000B，页号为0101 01，即21，超过最大页表，产生越界中断。

case 7

【额外】

页表长度是指一共有多少页，页表项长度是页地址占的存储空间

页表项构成：页号+物理内存中的块号

逻辑地址构成：页号+页内偏移量

物理地址构成：物理块号+页内偏移量

答：

（1）由页面大小为4KB可知，页内偏移量是12位

三级页表结构，计算页表大小，可知页表是页号到物理块号的映射，每个页表项长度是4B，页面大小是4KB，则每页需要的页表项个数4KB/4B=2^10,

一级页表	二级页表	三级页表	页内偏移量
10	10	10	12

 虚拟空间大小2^42B=4TB。

页面大小和页表项之间有必然的联系么？【转】_weixin_34408717的博客-CSDN博客

（2）

设页面大小为2^a可知，页内偏移量是a位

四级页表结构，计算页表大小，可知页表是页号到物理块号的映射，每个页表项长度是8B，页面大小是2^a，则每页需要的页表项个数2^a/8B=2^（a-3）,每级索引为是a-3，4×（a-3）+a<=64,a<=15.2,a=15,

则2^15=32KB

case 8

 （1）64KB=2^16B,1KB=2^10B,则页内偏移量是10位，页号是16-10=6位

17CAH=0001 01|11 1100 1010B，页号为000101B=5

（2）FIFO：首先替换页号为0（装入时间最早）的，页框号为7,

0001 1111 1100 1010B=1FCAH

CLOCK:当前位置时2，开始顺时针寻找访问位为0的页面，当访问位为1，就把该访问位清‘0’，遍历一圈，回到2，页框号也为2，则0000 1011 1100 1010B =0BCAH

3、页面置换算法

case 1：

 解答：（算法详解见）

最佳置换算法（OPT）：

物理块数是3时：

	4	3	2	1	4	3	5	4	3	2	1	5
物理块1	4	4	4	4			4			2	2
物理块2		3	3	3			3			3	1
物理块3			2	1			5			5	5
缺页	Y	Y	Y	Y			Y			Y	Y

缺页次数：7

缺页率：7/12

置换次数：缺页次数-3=4

物理块数是4时：

	4	3	2	1	4	3	5	4	3	2	1	5
物理块1	4	4	4	4			4				1
物理块2		3	3	3			3				3
物理块3			2	2			2				2
物理块4				1			5				5
缺页	Y	Y	Y				Y				Y

缺页次数：6

缺页率：6/12

置换次数：缺页次数-3=3

先进先出算法（FIFO）：

物理块数是3时：

	4	3	2	1	4	3	5	4	3	2	1	5
物理块1	4	4	4	1	1	1	5			5	5
物理块2		3	3	3	4	4	4			2	2
物理块3			2	2	2	3	3			3	1
缺页	Y	Y	Y	Y	Y	Y	Y			Y	Y

缺页次数：9

缺页率：9/12=3/4

置换次数：缺页次数-3=6

物理块数是4时：

	4	3	2	1	4	3	5	4	3	2	1	5
物理块1	4	4	4	4			5	5	5	5	1	1
物理块2		3	3	3			3	4	4	4	4	5
物理块3			2	2			2	2	3	3	3	3
物理块4				1			1	1	1	2	2	2
缺页	Y	Y	Y	Y			Y	Y	Y	Y	Y	Y

缺页次数：10

缺页率：10/12

置换次数：缺页次数-3=7

最近最久未使用算法（LRU）：

物理块数是3时：

	4	3	2	1	4	3	5	4	3	2	1	5
物理块1	4	4	4	1	1	1	5			2	2	2
物理块2		3	3	3	4	4	4			4	1	1
物理块3			2	2	2	3	3			3	3	5
缺页	Y	Y	Y	Y	Y	Y	Y			Y	Y	Y

缺页次数：10

缺页率：10/12

置换次数：缺页次数-3=7

物理块数是4时：

	4	3	2	1	4	3	5	4	3	2	1	5
物理块1	4	4	4	4			4			4	4	5
物理块2		3	3	3			3			3	3	3
物理块3			2	2			5			5	1	1
物理块4				1			1			2	2	2
缺页	Y	Y	Y	Y			Y			Y	Y	Y

缺页次数：8

缺页率：8/12

置换次数：缺页次数-3=5

case 2：

 （1）FIFO：选择虚拟页号为3，装入时间最早

        LRU：选择虚拟页号为1的，最近访问时间最久，最久未被最近访问

        改进型CLOCK：优先选择访问位和修改位都为0的结果，即1

（2）LRU的缺页次数为3

	当前	4	0	0	0	2	4	2	1	0	3	2
页帧1	2	2							2		2
页帧2	1	4							4		3
页帧3	0	0							0		0
页帧4	3	3							1		1

4、相关时间问题

case 1：

 答：

【分析】页表在内存中，实现一次存取需要访问主存两次：一次是访问页表获得物理地址，二次是根据物理地址取数据

页表在快表，实现一次存取，只需访问主存一次，快表是将一部分页表存到 CPU 内部的高速缓冲存储器 Cache。CPU 寻址时先到快表查询相应的页表项形成物理地址，然后在访问内存取数据

（1）1.5×2=3

（2）0.85×1.5【快表】+（1-0.85）×1.5×2【内存】=1.725

case 2：

 答：

（1）

页式存储管理：首先访问内存中的页表，查找到指令或数据所在页面对应的页表项，再根据页表项查找所在的内存页面，需要访问内存2次

段式存储管理：首先访问内存中的段表，查找到指令或数据所在页面对应的段表项，再根据段表项查找所在的内存页面，需要访问内存2次

段页式存储管理：首先访问内存中的段表，查找到指令或数据所在页面对应的段表项，再根据段表项查找所在的页表项，再根据页表项查找所在的内存页面，需要访问内存3次

具有快表，则快表命中时，只需访问1次

多级页表（N），访问内存N+1

（2）0.85×（1+0.2）+（1-0.85）×（0.2+1+1）【首先查询快表是否命中，若命中(0.85)，0.2+1（访问内存），若未命中（1-0.85），0.2+1+1（访问内存中的页表项）】

（3）同理，将0.85换成0.5，0.5×（1+0.2）+（1-0.5）×（0.2+1+1）

case 3