《操作系统教程》（第三版）CH1应用题参考答案
CH4 应用题参考答案
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 12 8 7 6 9 7 7
只要把表中缺页中断次数除以20，便得到缺页中断率。
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%。
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：
(1) 2、3、2、1、5、2、4、5、3、2、5、2。 (2) 4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5。 (3 )1、2、3、4、1、2、5、1、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：(1) 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。
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：(1)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？ 答：(1) 空闲分区如图所示。 分区号 分区长
1 10KB
2 4KB
3 20KB 4 18KB 5 7KB 25 《操作系统教程》（第三版）CH1应用题参考答案
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。10KB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。10KB选中分区4，这时分区4还剩8KB。9KB选中
分区8，这时分区3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。最后无法满否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。10KB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。最后无法满否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。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。最后无法满否18KB的申请，应该等待。
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，(1)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 100KB
2 500KB
3 200KB
4 300KB
5 600KB
(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
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《操作系统教程》（第三版）CH1应用题参考答案
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。
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现象，增加分给作业的内存块数，反使缺页中断率上升。
8 某计算机有缓存、内存、辅存来实现虚拟存储器。如果数据在缓存中，访问它需要Ans；如果在内存但不在缓存，需要Bns将其装入缓存，然后才能访问；如果不在内存而在辅存，需要Cns将其读入内存，然后，用Bns再读入缓存，然后才能访问。假设缓存命中率为（n-1）/n，内存命中率为（m-1）/m，则数据平均访问时间是多少？ 答： 数据在缓存中的比率为：(n-1)/n
数据在内存中的比率为：(1-(n-1)/n)×(m-1)/m=(m-1)/nm 数据在辅存中的比率为：(1-(n-1)/n)×(1-(m-1)/m)=1/nm
故数据平均访问时间是=((n-1)/n)×A+((1-(n-1)/n)×(m-1)/m)×(A+B)+( (1-(n-1)/n)×(1-(m-1)/m))×(A+B+C)=A+B/n+C/nm
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12ms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：506ns。
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=0.76+0.48=1.24微秒 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)449 2)1727 3)2301 4)越界 5)1994
12 某计算机系统提供24位虚存空间，主存为218B，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218B，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
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《操作系统教程》（第三版）CH1应用题参考答案
为100与位移1 100 101 110并接，得到：八进制物理地址100 1 100 101 110。
13主存中有两个空间区如图所示，
0K 15K 125K
100K 50K
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。
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=214B=16KB。
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2F6AH，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：0010 1111 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。
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：题中100×100=10000个数据，每页可以存放200个整数，故一共存放在50个页面中。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。
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住，所以，页表项有235个。反置页表项有219个。
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