《作業系統 精髓與設計原理》第八章複習題

2021-08-20 18:01:11 字數 2212 閱讀 5967

一、簡單分頁與虛擬記憶體分頁有何區別?

簡單分頁:程序執行時,它的所有頁必須都在記憶體中,除非使用了覆蓋技術

虛擬分頁:程序執行時,並非所有頁都須在記憶體頁框中。僅在需要時才讀入頁(把一頁讀入記憶體可能需要把另一頁寫出到磁碟)

二、什麼是抖動?

虛擬記憶體結構的抖動現象是指處理器執行時的大部分時間都用來交換塊(頁/段)而非執行指令。(例如:如果一塊正好在將要用到之前換出,作業系統就不得不很快地把它取回。這類操作就會導致系統抖動(thrashing)

三、為何在使用虛擬記憶體時,區域性性原理至關重要?

可以根據區域性性原理設計演算法來避免抖動。總的來說,區域性性原理允許演算法**哪乙個當前頁在最近的未來是最少可能被使用的,並由此來決定候選的將來被替換出去的塊。

四、哪些元素是頁表項(pte)中能找到的典型元素?簡單定義每個元素。

幀號(頁框號):用來表示主存中的頁框與磁碟或程序中的頁相對應的按順序排列的號碼。

存在位(p):表示所對應的頁當前是否在記憶體中。若這一位表示該頁在記憶體中,則這個頁表項還包括該頁的頁框號。(p = 1, 頁在記憶體中;p = 0, 頁不在記憶體中)

修改位(m):表示所對應的頁的內容從上次裝入記憶體到現在是否已改變。若未改變,則在需要把該頁換出時,無須用頁框中的內容更新該頁。(m = 1, 此頁裝入記憶體後被修改過,也就是髒頁; m = 0, 此頁未被修改過)

五、轉換檢測緩衝區(translation lookaside buffer)的目的是什麼?

轉換檢測緩衝區(tlb)是乙個包含最近經常被使用過的頁表項的高速緩衝儲存器。它的目的是為了克服原則上每次虛存訪問都可能會引起兩次物理記憶體訪問(一次取相應的頁表項,另一次取需要的資料)的問題,減少從磁碟中恢復乙個頁表項所需的時間。

六、簡單定義兩種可供選擇的頁面讀取策略。

請求分頁(demanding paging):只有當訪問到某頁中的乙個單元時才將該頁取入記憶體。若記憶體管理的其他策略比較合適,將發生下述情況:當乙個程序首次啟動時,會在一段時間出現大量的缺頁中斷;取入越來越多的頁後,區域性性原理表明大多數將來訪問的頁都是最近讀取的頁。因此,在一段時間後錯誤會逐漸減少,缺頁中斷的數量會降到很低。

預先分頁(prepaging):讀取的頁並不是缺頁中斷請求的頁。預先分頁利用了大多數輔存裝置(如磁碟)的特性,這些裝置有尋道時間和合理的延遲。若乙個程序的頁連續儲存在輔存中,則一次讀取許多連續的頁要比隔一段時間讀取一頁有效。當然,若大多數額外讀取的頁未引用到,則這個策略是低效的。

七、駐留集管理和頁面置換策略有何區別?

駐留集管理主要關注以下的兩個問題:1、給每個活動程序分配多少頁幀,即決定給特定的程序分配多大的記憶體空間,是採用固定分配策略(fixed-allocation)還是可變分配策略(variable-allocation);2、被考慮替換的頁集是僅限在產生缺頁中斷的程序的駐留集中選擇還是在主存中所有的頁幀中選擇(是區域性範圍還是全域性範圍)

頁面置換策略是當記憶體中的所有頁框都被佔據的情況下,且需要讀取乙個新頁以處理一次缺頁中斷時,置換策略決定置換當前記憶體(在考慮的頁集中)中的哪一頁。

八、fifo和時鐘頁面置換演算法有何聯絡?

時鐘演算法與fifo類似,唯一不同的是,在時鐘策略中會跳過使用位為1的頁框。

九、頁緩衝實現什麼功能?

頁緩衝的置換策略不丟棄置換出的頁,而是將它分配到以下兩個表之一中:若該頁未被修改,則分配到空閒頁錶鏈中;若已被修改,則分配到修改頁鍊錶中(該頁在記憶體中並不會物理性移動,移動的只是該頁所對應的頁表項,移動後的頁表項放置在空閒頁鍊錶中或修改鍊錶中)

被置換的頁仍然留在記憶體中,若程序訪問該頁,則可迅速返回該程序的駐留集,且代價很小,減少了一次磁碟讀寫。

已修改的頁按簇寫回,而不是一次只寫一頁,因此大大減少了i/o操作的數量,進而減少了磁碟訪問時間。

十、為什麼不能把全域性置換策略和固定分配策略組合起來?

固定分配策略要求分配給乙個程序的頁框數是固定的,當乙個程序中取入乙個新的頁時,從分配給該程序的頁框中選擇被置換的頁,這個程序駐留頁集中的一頁必須被替換出來(保持分配的幀的數目不變),這是一種區域性替換策略。

十一、駐留集和工作集有何區別?

乙個程序的駐留集是指當前記憶體中的屬於這個程序的頁集,也程序執行的任何時候都在記憶體中的部分。

乙個程序的工作集是指這個程序在以某個時刻為基點的過去的某幾個虛擬時間單位中被訪問的頁集。

十二、請求式清除和預約式清除有何區別?

請求式清除(demand cleaning):是指當一頁被選擇用於置換時才被寫回輔存;

預約式清除(precleaning):將這些已修改的多個頁在需要使用它們所佔據的頁框之前成批寫回輔存。

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