计机操作系统习题答案(4)

程序装入内存的方式有三种，分别是绝对装入方式、可重定位装入方式和动态运行时装入方式。

（3） 对程序进行重定位的方式分为哪两种？简述各自的实现方式。 对程序进行重定位的方式分为静态重定位和动态重定位。

静态重定位是在目标程序装入内存时，由装入程序对目标程序中的指令和数据的地址进行修改，即把程序的逻辑地址都改成实际的内存地址。对每个程序来说，这种地址变换只是在装入时一次完成，在程序运行期间不再进行重定位。

动态重定位是在程序执行期间，每次访问内存之前进行重定位。这种变换是靠硬件地址转换机构实现的。通常，采用一个重定位寄存器，其中放有当前正在执行的程序在内存空间中的起始地址，而地址空间中的代码在装入过程中不发生变化。 （4） 对换技术如何解决内存不足的问题？

在多道程序环境中可以采用对换技术。此时，内存中保留多个进程。当内存空间不足以容纳要求进入内存的进程时，系统就把内存中暂时不能运行的进程（包括程序和数据）换出到外存上，腾出内存空间，把具备运行条件的进程从外存换到内存中。 （5） 解释固定分区法和动态分区法的基本原理。

固定分区法——内存中分区的个数固定不变，各个分区的大小也固定不变，但不同分区的大小可以不同。每个分区只可装入一道作业。

动态分区法——各个分区是在相应作业要进入内存时才建立的，使其大小恰好适应作业的大小。

（6） 动态重定位分区管理方式中如何实现虚-实地址映射？

进程装入内存时，是将该其程序和数据原封不动地装入到内存中。当调度该进程在CPU上执行时，操作系统就自动将该进程在内存的起始地址装入基址寄存器，将进程的大小装入限长寄存器。当执行指令时，如果地址合法，则将相对地址与基址寄存器中的地址相加，所得结果就是真正访问内存的地址；如果地址越界，则发出相应中断，进行处理。 （7） 分页存储管理的基本方法是什么？

分页存储管理的基本方法是：逻辑空间分页，内存空间分块，块与页的大小相等。页连续而块离散，用页号查页表，由硬件作转换。

（8） 在分页系统中页面大小由谁决定？页表的作用是什么？如何将逻辑地址转换成物理地址？

在分页系统中页面大小由硬件决定。

页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射。

逻辑地址转换成物理地址的过程是：用页号p去检索页表，从页表中得到该页的物理块号f，把它装入物理地址寄存器中。同时，将页内地址d直接送入物理地址寄存器的块内地址字段中。这样，物理地址寄存器中的内容就是由二者拼接成的实际访问内存的地址，从而完成了从逻辑地址到物理地址的转换。 （9） 虚拟存储器有哪些基本特征？ 虚拟存储器的基本特征是：

虚拟扩充——不是物理上，而是逻辑上扩充了内存容量；

部分装入——每个进程不是全部一次性地装入内存，而是只装入一部分； 离散分配——不必占用连续的内存空间，而是―见缝插针‖； 多次对换——所需的全部程序和数据要分成多次调入内存。 （10） 页面抖动与什么有关？

好的页面置换算法能够适当降低页面更换频率，减少缺页率，尽量避免系统―抖动‖。此外，一般来说，随着可用内存块数的增加，缺页数也将减少。 3． 思考题

（1） 为了提高内存的利用率，在可重定位分区分配方式中可通过什么技术来减少内存碎片？

在可重定位分区分配方式中采用紧缩技术来减少内存碎片。 （2） 请求分页技术与简单分页技术之间的根本区别是什么？

请求分页技术与简单分页技术之间的根本区别是：请求分页提供虚拟存储器，而简单分页系统并未提供虚拟存储器。

（3） 某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB，内存为16KB。假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下：

页号 0 1 2

物理块号

5 10 4

3

计算逻辑地址0A5C(H)所对应的物理地址。 解：

7

页式存储管理的逻辑地址分为两部分：页号和页内地址。由已知条件―用户编程空间共32个页面‖，可知页号部分占5位；由―每页为1KB‖，1K=210，可知内页地址占10位。由―内存为16KB‖，可知有16块，块号为4位。

逻辑地址0A5C（H）所对应的二进制表示形式是：000 1010 0101 1100 ，根据上面的分析，下划线部分为页内地址，编码―000 10‖为页号，表示该逻辑地址对应的页号为2。查页表，得到物理块号是4（十进制），即物理块地址为：01 00 ，拼接块内地址10 0101 1100，得01 0010 0101 1100，即125C（H）。 （4） 考虑下述页面走向：

1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6

当内存块数量分别为3，5时，试问LRU、FIFO、OPT这三种置换算法的缺页次数各是多少？（注意，所有内存块最初都是空的，所以，凡第一次用到的页面都产生一次缺页。）

淘 汰 算 法

内存块数

LRU

3 5

15 8

FIFO 16 10

OPT 11 7

（5） 考虑下面存储访问序列，该程序大小为460字： 10，11，104，170，73，309，185，245，246，434，458，364

设页面大小是100字，请给出该访问序列的页面走向。又设该程序基本可用内存是200字，采用FIFO置换算法，求出其缺页率。如果采用LRU置换算法，缺页率是多少？如果采用最优淘汰算法，其缺页率又是多少？（注：缺页率＝缺页次数/访问页面总数） 解：

根据已知条件页面大小是100字，将页面访问序列简化为： 0，0，1，1，0，3，1，2，2，4，4，3

又因为该程序基本可用内存是200字，可知内存块数为2。

采用先进先出置换算法（FIFO），总共有6次缺页，缺页率为6/12=50%，具体算法如下： 页面走向 块1 块2 缺页

缺 0 0

0

1 0 1 缺

1

0

3 3 1 缺

1

2 3 2

2

4 4 2 缺

4

3 4 3 缺

缺

采用最近最少使用置换算法（LRU），总共有6次缺页，缺页率为6/12=50%，具体算法如下： 页面走向 块1 块2 缺页

0 0 缺

0

1 0 1 缺

1

0

3 0 3 缺

1 1 3 缺

2 1 2 缺

2

4 4 2 缺

4

3 4 3 缺

采用最佳置换算法（OPT），总共有5次缺页，缺页率为5/12=41.6%，具体算法如下：

页面走向 块1 块2 缺页

第5章教材习题解答

1． 基本概念和术语

（1） 解释下列概念：文件、文件系统、文件的逻辑组织、文件的物理组织、目录项、目录文件、路径、当前目录。

文件是被命名的相关信息的集合体。通常存放在外存上，可以作为一个独立单位存放和实施相应的操作。

文件系统是操作系统中负责操纵和管理文件的一整套机制，它实现文件的共享和保护，方便用户―按名存取‖。

文件的逻辑组织——用户对文件的观察和使用是从自身处理文件中数据时采用的组织方式来看待文件组织形式。这种从用户观点出发所见到的文件组织形式称为文件的逻辑组织。

缺 0 0

0 1

0 1 缺

1

0

3 3 1 缺

1

2 3 2

2

4 3 4 缺

4

3

缺

文件的物理组织——文件在存储设备上的存储组织形式称为文件的物理组织。 目录项——为了加快对文件的检索，往往把文件控制块集中在一起进行管理。这种文件控制块的有序集合就称为文件目录。当然，文件控制块也就是其中的目录项。 目录文件——全由目录项构成的文件就称为目录文件。

路径——在树形目录结构中，从根出发、经由所需子目录、到达指定文件的通路。 当前目录——为节省文件检索的时间，每个用户可以指定一个目录作为当前的工作目录，以后访问文件时，就从这个目录开始向下顺次检索。这个目录就称作当前目录。 2． 基本原理和技术

（1） UNIX/Linux系统中文件分为哪些类型？

UNIX/Linux系统中文件分为以下类型：普通文件，目录文件，特殊文件。 （2） 文件的逻辑组织有几种形式？

文件的逻辑组织有以下形式：无结构文件和有结构文件。无结构文件是指文件内部不再划分记录，它是由一组相关信息组成的有序字符流，即流式文件。有结构文件又称为记录式文件，它在逻辑上可被看成一组连续顺序的记录的集合，又可分为定长记录文件和变长记录文件两种。

（3） 文件的物理组织形式主要有哪几种？各有什么优缺点？

文件的物理组织形式主要有：连续文件、链接文件、索引文件、多重索引文件。各自的优缺点见下表：

优 点

缺 点

建文件时就确定它的长度很难实现；连续文件

顺序存取速度较快。

它不便于文件的动态扩充；可能出现外部碎片，从而造成浪费。 一般仅适于顺序访问，而不利于对文件的随机存取；每个物理块上增加一个连接字，为信息管理添加了一些麻烦；可靠性差。

除了具备链接文件的优点之外，

还克服了它的缺点。 除具有一般索引文件的优点外，还可满足对灵活性和节省内存

需要增加索引表带来的空间开销。往往以内存空间为代价来换取存取速度的改善。

间接索引需要多次访盘而影响速度。

链接文件 克服了连续文件的缺点。

索引文件

多重索引文件

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