1、计算机学科专业基础综合计算机操作系统-10 及答案解析(总分：99.99，做题时间：90 分钟)一、综合应用题(总题数：25，分数：100.00)1.创建包含可重定位代码的程序时，假定它将装入内存零地址。在代码中，程序引用了下列地址：50，78，150，154。如果程序装入起始地址为 250 的内存，这些地址将要如何调整? （分数：3.50）_2.考虑一个由 8 个页面，每页有 1024B 组成的逻辑空间，把它装入到有 32 个物理块的存储器中，问： (1)逻辑地址需要多少位表示?(二进制) (2)绝对地址需要多少位表示?(二进制) （分数：3.50）_3.分段保护的方法通常有哪些? （分数：
2、3.50）_4.覆盖技术与虚拟存储技术有何本质上的不同?交换技术与虚存中使用的调入/调出技术有何相同与不同之处? （分数：3.50）_简要描述下列存储器管理方案中操作系统的功能。（分数：4.00）(1).单一绝对分区(使用基址寄存器)。（分数：2.00）_(2).多重可变分区。（分数：2.00）_5.使用可重定位代码的静态分区方案(即静态重定位)和动态分区方案(即动态重定位)有何相似和不同之处? （分数：4.00）_某分页系统的逻辑地址为 16 位，其中高 6 位为页号，低 10 位为页内地址，则这样的地址机构：（分数：3.99）(1).一页有多少字节?（分数：1.33）_(2).逻辑地址有多
3、少页?（分数：1.33）_(3).一个作业最大的使用空间是多少字节?（分数：1.33）_6.分段和分页的主要区别是什么? （分数：4.00）_在某段页式系统中，虚地址空间包含了 8 个段，段长为 2 29 B。硬件把每个段分成大小为 256B 的页。问虚地址中有多少位用于指定：（分数：4.00）(1).段号?（分数：1.00）_(2).页号?（分数：1.00）_(3).页内偏移量?（分数：1.00）_(4).整个虚地址?（分数：1.00）_7.所谓程序局部性原理是什么? （分数：4.00）_用一句话回答有关虚拟存储器的概念：（分数：5.00）(1).虚存的应用需求是什么?（分数：1.00）_(
4、2).虚存可行性的基础是什么?（分数：1.00）_(3).虚存实现的主要技术是什么?（分数：1.00）_(4).虚存实现的主要支撑硬件是什么?（分数：1.00）_(5).从原理上讲，虚存空间大小等于什么?（分数：1.00）_8.在虚拟页式存储系统中引入了缺页中断，试说明为什么引入缺页中断?缺页中断的实现由哪几部分组成，并分别给出其实现方法。 （分数：4.00）_9.请求页式管理系统中是否存在外零头(又叫外部碎片)和内零头(又叫内部碎片)? （分数：4.00）_10.请求页式存储管理系统中，若把页面的大小增加一倍，缺页中断次数会减少一半吗?为什么? （分数：4.00）_11.在请求页式存储管理系
5、统中，页面淘汰所花费的时间为什么属于系统开销? （分数：4.00）_在一个采用页式虚拟存储管理的系统中，某进程依次要访问的字地址序列是：115，228，128，88，446，102，321，432，260，167，若作业的第 0 页已经装入主存，现分配给该作业的主存共 300 字，页的大小为 100 字，回答下列问题：（分数：4.00）(1).按 FIFO 调度算法将产生多少次缺页中断，依次淘汰的页号是什么?（分数：2.00）_(2).按 LRU 调度算法将产生多少次缺页中断，依次淘汰的页号是什么?（分数：2.00）_12.假定占有 M 块内在(初始为空)的进程有一个页访问串，这个页访问串的长
6、度为 P，其中涉及 Q 个不同的页号。对于任何页面替换算法，计算出： (1)缺页中断次数的下界是多少? (2)缺页中断次数的上界是多少? （分数：4.00）_13.页面调度算法中有 LRU、FIFO 和 Clock 算法。针对以下条件，计算上述 3 个算法下的页面调度过程和缺页中断率，并分析为什么在 3 种算法中 Clock 算法应用得比较广泛： 页面访问序列：2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2 分配内存块：3 块 （分数：4.00）_14.某程序访问下列页而：0，9，0，1，8，1，8，7，8，7，1，2，8，2，7，8，2，3，8，3，如果程序有 3 个页帧可用且使刚下列算法，
7、将会产生多少次缺页： (1)FWO 替换算法。 (2)LRU 替换算法。 (3)OPT 替换算法。 （分数：4.00）_有一个请求页式系统，帧数占 4B，页大小为 256B，使用 LRU 页面替换算法，每个进程分配 3 个页帧。一个进程执行下列代码： inta=new int200200; int i=0; int j=0; while(i+200) j=0; while(j+200) aij=0; 这段代码占用第 0 页，由于每条指令都访问第 0 页，第 0 页总是被装入。变量 i 和 j 都存储在快速寄存器中。（分数：4.00）(1).假设数组的所有元素都存储在连续的内存区域中，那么数组需
8、要多少页?（分数：2.00）_(2).这个程序将产生多少个缺页?（分数：2.00）_15.如下程序在页式虚存系统中执行，程序代码位于虚空间页，A 为 128128 的数组，在虚空间以行主秩序存放 A(1，1)，A(1，2)，每页放 128 个数组元素。工作集大小为 2 个页帧(开始时程序代码已在内存，占了 1 个页帧)，用 LRU 算法，下面两种对 A 初始化的程序引起的页故障数分别为_和_。 第一空： for j:=1 to 128 do for i:=1 to 128 do A(i,j):=0; 第二空： for i:=1 to 128 do for j:=110 128 do A(i,j
9、):=0; （分数：4.00）_在某简单分段系统中，给定下列段表(下表)，试计算每个逻辑地址的物理地址。如果地址产生了分段错误，请指明。 段 基址 长度 0 330 124 1 876 211 2 111 99 3 498 302 （分数：5.00）(1).0，99（分数：1.00）_(2).2，78（分数：1.00）_(3).1，265（分数：1.00）_(4).3，222（分数：1.00）_(5).0，111（分数：1.00）_16.现有一个作业，在段式存储管理的系统中已为其主存分配，建立的段表内容见表。 段号 主存起始地址 段长度 0 120 40 1 760 30 2 480 20 3
10、 370 20 计算逻辑地址(2，15)，(0，60)，(3，18)的绝对地址是多少? 注：括号中第 1 个元素为段号，第 2 个元素为段内地址。 （分数：4.00）_17.某系统使用分页和分段，通过查找相联表访问已换入的内存区域需要花费 200ns。如果必须使用主存页表，访问要花费 400ns。如果要替换的页已经修改则导致缺页的访问要花 10ms，否则只要 5ms。如果缺页率为 5%，相联表命中率为 65%，且 40%的替换页都是修改过的，那么有效访问时间是多少?假设系统只运行一个进程，当页交换时 CPU 空闲。 （分数：4.00）_某系统使用请求分页段式管理，有 16 位的虚地址空间，每个
11、进程有 2 个段，页的大小为 2 12 B。段页表的内容说明见下表(均为二进制)，段长是页大小的增量。 （分数：4.00）(1).0001010001010111（分数：1.00）_(2).1110010011111111（分数：1.00）_(3).1111010011000111（分数：1.00）_(4).0011001011000111（分数：1.00）_计算机学科专业基础综合计算机操作系统-10 答案解析(总分：99.99，做题时间：90 分钟)一、综合应用题(总题数：25，分数：100.00)1.创建包含可重定位代码的程序时，假定它将装入内存零地址。在代码中，程序引用了下列地址：50，
12、78，150，154。如果程序装入起始地址为 250 的内存，这些地址将要如何调整? （分数：3.50）_正确答案：()解析：所有地址必须增加 250。因此调整后的地址为 300，328，400，402，404。2.考虑一个由 8 个页面，每页有 1024B 组成的逻辑空间，把它装入到有 32 个物理块的存储器中，问： (1)逻辑地址需要多少位表示?(二进制) (2)绝对地址需要多少位表示?(二进制) （分数：3.50）_正确答案：()解析：因为页面数为 8=2 3 ，故需要 3 位二进制数表示。每页有 1024B，1024=2 10 ，于是页内地址需要10 位二进制数表示。32 个物理块需要
13、 5 位二进制数表示(32=2 5 )。 (1)页的逻辑地址由页号和页内地址组成，所以需要 3+10=13 位二进制数表示。 (2)页的绝对地址由块号和页内地址拼接，所以需要 5+10=15 位二进制数表示。3.分段保护的方法通常有哪些? （分数：3.50）_正确答案：()解析：分段保护的方法通常有： (1)越界检查。在段表寄存器中存放有段表长度信息，在进行存储器访问时将逻辑地址空间的段号与段表长度进行比较，如段号等于或大于段表长度，将发出越界中断信号。 (2)存取控制检查。段表中设置存取控制字段，用于规定对该段的访问方式。4.覆盖技术与虚拟存储技术有何本质上的不同?交换技术与虚存中使用的调入
14、/调出技术有何相同与不同之处? （分数：3.50）_正确答案：()解析：覆盖技术中，覆盖段由用户设计，用户自身对内存的划分要参与操作；虚拟存储技术是由系统提供逻辑空间给用户使用的，而用户并不真正了解内存的情况，物理空间的划分和管理由系统完成。 交换技术是将内存中处于就绪队列或等待队列的进程暂时调出内存，放入磁盘空间，以便让更多的作业被选择进入内存，提高系统效率。虚存中使用的调入调出技术是利用磁盘空间对内存进行扩充，提供一个大于实际内存的逻辑空间给用户使用。它们的相同之处是：都将本应处于实际内存的内容调至辅存，提高系统效率。不同之处是：交换技术并未提供大于实际内存空间的逻辑空间以供用户使用，该技
15、术并不是直接面向用户的；而虚存技术则是提供更大的逻辑空间以供用户使用，是直接面向用户的。简要描述下列存储器管理方案中操作系统的功能。（分数：4.00）(1).单一绝对分区(使用基址寄存器)。（分数：2.00）_正确答案：()解析：单一绝对分区(使用基址寄存器)：系统引导时，操作系统装入基址寄存器，该寄存器包括用户程序可访问的最低内存地址。(2).多重可变分区。（分数：2.00）_正确答案：()解析：多重可变分区：操作系统必须记录哪些内存已用，哪些是空闲的。当进程创建或终止时，操作系统都要更新内存分配的数据。在为进程分配内存之前，操作系统必须决定把它放在内存中的哪个位置。当进程获得 CPU 的控
16、制权时，操作系统必须在重定位寄存器和界限寄存器中分别装入进程的首地址及其大小。5.使用可重定位代码的静态分区方案(即静态重定位)和动态分区方案(即动态重定位)有何相似和不同之处? （分数：4.00）_正确答案：()解析：两种方案都使用单一分区。两种方案程序都是可重定位的，这样代码可以装入内存的任何位置。然而，在静态分区方案中，程序装入内存时代码中地址必须调整并赋给实际内存地址。动态分区方案中，程序执行过程中要访问存储单元时，各个地址赋给实际的存储单元。某分页系统的逻辑地址为 16 位，其中高 6 位为页号，低 10 位为页内地址，则这样的地址机构：（分数：3.99）(1).一页有多少字节?（分
17、数：1.33）_正确答案：()解析：页的大小由页内位移所占的位数决定，题目中页内地址占 10 位，则页面大小为 2 10 ，即 1KB。(2).逻辑地址有多少页?（分数：1.33）_正确答案：()解析：页号的位数决定了一共有多少页，题目中页号占了 6 位，则逻辑地址有 2 6 =64 页。(3).一个作业最大的使用空间是多少字节?（分数：1.33）_正确答案：()解析：逻辑地址的位数决定了作业的最大使用空间，逻辑地址有 16 位，所以答案是(2 16 -1)字节。 解析 该题经常出现在考卷上，有时以综合题出现，占分值较多。不管出题形式如何，方法相同，都是考查对于页号和页内位移的理解。6.分段和
18、分页的主要区别是什么? （分数：4.00）_正确答案：()解析：(1)在分段方式中，程序被分成大小不同的段。在分页方式中，程序被分成固定大小的页。 (2)在分段方式中，用户(或编译器)负责把程序分成段。在分页方式中，操作系统完成分页操作，该操作对用户透明。在某段页式系统中，虚地址空间包含了 8 个段，段长为 2 29 B。硬件把每个段分成大小为 256B 的页。问虚地址中有多少位用于指定：（分数：4.00）(1).段号?（分数：1.00）_正确答案：()解析：3。由于 8=2 3 ，所以要有 3 位指定段号。(2).页号?（分数：1.00）_正确答案：()解析：21。由于页大小为 256=2
19、8 B，一个大小为 2 29 B 的段有 2 29 2 8 =2 21 页，因此，要有 21 位指定页号。(3).页内偏移量?（分数：1.00）_正确答案：()解析：8。要指定大小为 2 8 B 的页的偏移量，需要 8 位。(4).整个虚地址?（分数：1.00）_正确答案：()解析：32。3+21+8=32。7.所谓程序局部性原理是什么? （分数：4.00）_正确答案：()解析：所谓程序局部性原理是指程序在执行时所呈现的局部性规律，即在一段较短时间内，程序的执行仅限于某个部分。相应地，它所访问的存储器空间也局限在某个空间。用一句话回答有关虚拟存储器的概念：（分数：5.00）(1).虚存的应用需
20、求是什么?（分数：1.00）_正确答案：()解析：小内存中运行大程序。(2).虚存可行性的基础是什么?（分数：1.00）_正确答案：()解析：程序局部性原理。(3).虚存实现的主要技术是什么?（分数：1.00）_正确答案：()解析：部分装入和部分对换。(4).虚存实现的主要支撑硬件是什么?（分数：1.00）_正确答案：()解析：动态重定位设施。(5).从原理上讲，虚存空间大小等于什么?（分数：1.00）_正确答案：()解析：CPU 逻辑地址给出的大小。8.在虚拟页式存储系统中引入了缺页中断，试说明为什么引入缺页中断?缺页中断的实现由哪几部分组成，并分别给出其实现方法。 （分数：4.00）_正确
21、答案：()解析：页式虚存管理是在页式存储管理的基础上实现虚拟存储器的，作业在执行时并不是所有的页均放在主存，若欲访问的页面不在主存，则需由操作系统把当前所需页面从辅存装入主存。这一过程由中断系统完成，称为缺页中断。 缺页中断由缺页处理和页面淘汰组成，过程具体参见计算机考研考点精讲及复习指导一书中对应章节的“考点精讲”。9.请求页式管理系统中是否存在外零头(又叫外部碎片)和内零头(又叫内部碎片)? （分数：4.00）_正确答案：()解析：页式管理的优点是将程序和内存都等分成较小的单位，有利于存储空间的使用。并不能保证所有的程序都是页面大小的整数倍，因此尽管所有页面都可分配(即没有外零头)，但在程
22、序的最后一个页面肯定会有若干空白字节，这就是内零头。10.请求页式存储管理系统中，若把页面的大小增加一倍，缺页中断次数会减少一半吗?为什么? （分数：4.00）_正确答案：()解析：不会。缺页中断次数根据访问串的具体内容不同而变化。页面大小增加一倍，在某种程度上可以减少页故障数，但不一定成比例关系。11.在请求页式存储管理系统中，页面淘汰所花费的时间为什么属于系统开销? （分数：4.00）_正确答案：()解析：页面淘汰要产生一次中断，以进行页面替换，按照调度策略将内存中某页换出主存，再将磁盘上某页调入主存，这是一次中断处理过程，因此应属于系统开销。在一个采用页式虚拟存储管理的系统中，某进程依次
23、要访问的字地址序列是：115，228，128，88，446，102，321，432，260，167，若作业的第 0 页已经装入主存，现分配给该作业的主存共 300 字，页的大小为 100 字，回答下列问题：（分数：4.00）(1).按 FIFO 调度算法将产生多少次缺页中断，依次淘汰的页号是什么?（分数：2.00）_正确答案：()解析：如表 1 所示，FIFO 算法产生 5 次缺页中断，淘汰的页号依次是 0，1，2。 表 1 FIFO 算法(2).按 LRU 调度算法将产生多少次缺页中断，依次淘汰的页号是什么?（分数：2.00）_正确答案：()解析：如表 2 所示，LRU 算法产生 6 次缺页
24、中断，淘汰的页号依次是 2，0，1，3。 表 2 LRU 算法12.假定占有 M 块内在(初始为空)的进程有一个页访问串，这个页访问串的长度为 P，其中涉及 Q 个不同的页号。对于任何页面替换算法，计算出： (1)缺页中断次数的下界是多少? (2)缺页中断次数的上界是多少? （分数：4.00）_正确答案：()解析：对于任何页面替换算法，缺页中断次数的下界是 Q，缺页中断次数的上界是 P。发生缺页中断的原因是当前访问的页不在内存中，需进行页面调度，将该页面调入主存，此时不管内存中是否已满(若满则选择调出一页，若不满则可直接调入)，都要发生一次缺页中断，故无论怎样安排，Q 个不同页号在初次进入主存
25、时都要发生一次缺页中断，总共发生 Q 次。 再讨论上限为什么是 P。在进行页面调度时，进入内存的页面不可能永久占有内存，会在某个时刻被调出，最坏的情况是每当访问一个页面，该页都不在主存，都要产生一次缺页中断；所以会发生 P 次中断，举例如下： 下限：M=2，P=12，Q=4，有如下访问串： 1 1 1 2 2 3 3 3 4 4 4 4 缺页中断数为 4； 上限：M=2，P=12，Q=4，有如下访问串： 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 缺页中断数为 12。 解析 本题考的是对页面替换整体概念的理解。对于任何一个算法而言，衡量其优劣的标准并不是页故障的多少，因为页故障数是随着访问
26、串的内容变化而发生变化的，本题就是要说明这一点。13.页面调度算法中有 LRU、FIFO 和 Clock 算法。针对以下条件，计算上述 3 个算法下的页面调度过程和缺页中断率，并分析为什么在 3 种算法中 Clock 算法应用得比较广泛： 页面访问序列：2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2 分配内存块：3 块 （分数：4.00）_正确答案：()解析：LRU 算法(见表 1)： 表 1 LRU 算法中断率：7/12 FIFO 算法(见表 2)： 表 2 FIFO 算法中断率：9/12 Clock 算法(见表 3)： 表 3 Clock 算法14.某程序访问下列页而：0，9，0，1，8，
27、1，8，7，8，7，1，2，8，2，7，8，2，3，8，3，如果程序有 3 个页帧可用且使刚下列算法，将会产生多少次缺页： (1)FWO 替换算法。 (2)LRU 替换算法。 (3)OPT 替换算法。 （分数：4.00）_正确答案：()解析：如下表所示。 有一个请求页式系统，帧数占 4B，页大小为 256B，使用 LRU 页面替换算法，每个进程分配 3 个页帧。一个进程执行下列代码： inta=new int200200; int i=0; int j=0; while(i+200) j=0; while(j+200) aij=0; 这段代码占用第 0 页，由于每条指令都访问第 0 页，第 0 页总是被装入。变量 i 和 j 都存储在快速寄存器中。（分数：4.00）(1).假设数组的所有元素都存储在连续的内存区域中，那么数组需要多少页?（分数：2.00）_正确答案：()解析：数组有 200200=40000 元素，每个元素需要 4B 的存储空间。160000B 占用 625 页。(2).这个程序将产生多少个缺
