二、综合应用题
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## 二、综合应用题
01. 假定某操作系统存储器采用页式存储管理，一个进程在相联存储器中的页表项见表 A，不在相联存储器的页表项见表 B。
表 A 相联存储器中的页表
[tbl-106.md](tbl-106.md)
表 B 内存中的页表
[tbl-107.md](tbl-107.md)
注：只列出不在相联存储器中的页表项。
假定该进程长度为 320B，每页 32B。现有逻辑地址（八进制）为 101,204,576，若上述逻辑地址能转换成物理地址，说明转换的过程，并指出具体的物理地址；若不能转换，说明其原因。
02. 某分页式虚拟存储系统，用于页面交换的磁盘的平均访问及传输时间是 $20\mathrm{ms}$。页表保存在主存中，访问时间为 $1\mu \mathrm{s}$，即每引用一次指令或数据，需要访问内存两次。为改善性能，可以增设一个关联寄存器，若页表项在关联寄存器中，则只需访问一次内存。假设 $80\%$ 的访问的页表项在关联寄存器中，剩下的 $20\%$ 中，$10\%$ 的访问（总数的 $2\%$）会产生块页。请计算有效访问时间。
03. 在页式虚存管理系统中，假定驻留集为 $m$ 个页帧（初始所有页帧均为空），在长为 $p$ 的引用串中具有 $n$ 个不同页号 ($n > m$)，对于 FIFO、LRU 两种页面置换算法，试给出页故障数的上限和下限，说明理由并举例说明。
04. 在一个请求分页存储管理系统中，一个作业的页面走向为 4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5，当分配给作业的物理块数分别为 3 和 4 时，试计算采用下述页面淘汰算法时的块页率（假设开始执行时主存中没有页面），并比较结果。
1）最佳置换算法。
2）先进先出置换算法。
3）最近最久未使用算法。
05. 一个页式虚拟存储系统，其并发进程数固定为 4 个。最近测试了它的 CPU 利用率和用于页面交换的磁盘的利用率，得到的结果就是下列 3 组数据中的一组。针对每组数据，说明系统发生了什么事情。增加并发进程数能提升 CPU 的利用率吗？页式虚拟存储系统有用吗？
1）CPU 利用率为 $13\%$；磁盘利用率为 $97\%$。
2）CPU 利用率为 $87\%$；磁盘利用率为 $3\%$。
3）CPU 利用率为 $13\%$；磁盘利用率为 $3\%$。
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06. 现有一请求页式系统，页表保存在寄存器中。若有一个可用的空页或被置换的页未被修改，则它处理一个缺页中断需要 $8\mu \mathrm{s}$；若被置换的页已被修改，则处理一缺页中断因增加写回外存时间而需要 $20\mu \mathrm{s}$，内存的存取时间为 $1\mu \mathrm{s}$。假定 $70\%$ 被置换的页被修改过，为保证有效存取时间不超过 $2\mu \mathrm{s}$，可接受的最大缺页中断率是多少？
07. 已知系统为 32 位实地址，采用 48 位虚拟地址，页面大小为 4KB，页表项大小为 8B，每段最大为 4GB。
1）假设系统使用纯页式存储，则要采用多少级页表？页内偏移多少位？
2）假设系统采用一级页表，TLB命中率为 $98\%$，TLB访问时间为10ns，内存访问时间为100ns，并假设当TLB访问失败时才开始访问内存，问平均页面访问时间是多少？
3）若是二级页表，页面平均访问时间是多少？
4）上题中，若要满足访问时间小于120ns，则命中率至少需要为多少？
5）若系统采用段页式存储，则每个用户最多可以有多少个段？段内采用几级页表？
08. 在一个请求分页系统中，采用 LRU 页面置换算法时，假如一个作业的页面走向为 1,3,2,1,1,3,5,1,3,2,1,5，当分配给该作业的物理块数分别为 3 和 4 时，试计算在访问过程中发生的缺页次数和缺页率。
09. 一个进程分配给 4 个页帧，见下表（所有数字均为十进制，均从 0 开始计数）。时间均为从进程开始到该事件之前的时钟值，而不是从事件发生到当前的时钟值。请回答：
[tbl-108.md](tbl-108.md)
1）当进程访问虚页4时，产生缺页中断，请分别用FIFO（先进先出）、LRU（最近最少使用）、改进型CLOCK算法，决定缺页中断服务程序选择换出的页面。
2）在缺页之前给定上述的存储器状态，考虑虚页访问串 $4,0,0,0,2,4,2,1,0,3,2$，若使用 LRU 页面置换算法，分给 4 个页帧，则会发生多少缺页？
10. 在页式虚拟管理的页面替换算法中，对于任何给定的驻留集大小，在什么样的访问串情况下，FIFO 与 LRU 替换算法一样（被替换的页面和缺页情况完全一样）？
11. 某系统有 4 个页框，某个进程的页面使用情况见下表，问采用 FIFO、LRU、简单 CLOCK 和改进型 CLOCK 置换算法，将替换哪一页？
[tbl-109.md](tbl-109.md)
其中，$R$ 是读标志位，$M$ 是修改标志位。
12. 有一个矩阵 int A[100, 100] 以行优先方式进行存储。计算机采用虚拟存储系统，物理内存共有三页，其中一页用来存放程序，其余两页用于存放数据。假设程序已在内存中占一页，其余两页空闲。若每页可存放 200 个整数，程序 1、程序 2 执行的过程中各会发生多少次缺页？每页只能存放 100 个整数时，会发生多少次缺页？以上结果说明了什么问题？
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程序1：
for (i=0; i&lt;100; i++)
for (j=0; j&lt;100; j++)
A[i, j]=0;
for (j=0; j&lt;100; j++)
for (i=0; i&lt;100; i++)
A[i, j]=0;