地址变换和缺页置换.docx

【地址变换和缺页置换】是操作系统中内存管理的关键机制，用于解决虚拟地址到物理地址的映射以及处理页面未在内存中时的异常情况。本题主要考察了三种页面置换算法：先进先出（FIFO）、最近最久未使用（LRU）和最佳页面置换算法（OPT），并涉及到了逻辑地址到物理地址的转换。 首先，我们分析分配给进程的内存页框数为3的情况： - FIFO算法：当访问序列按照4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5进行时，根据FIFO原则，最早进入的页面会被优先淘汰。当分配页框数为3时，初始内存块为4、3、2，随后的访问会引发9次缺页中断。 - OPT算法：此算法考虑的是未来最长时间内不会被访问的页面。分配页框数为3时，缺页次数为7次，例如在访问序列的后期，可以预测到4、3不会再次被访问，因此在它们之后出现时可提前替换。 - LRU算法：LRU算法替换最近最久未使用的页面。分配页框数为3时，缺页次数为8次。 接着，我们讨论页框数为4的情况： - FIFO算法：页框数增加到4时，虽然有更多的空间，但仍然会发生缺页，此时缺页次数为10次。 - LRU算法：同样地，分配页框数为4时，LRU算法的缺页次数降为8次。 - OPT算法：页框数为4时，缺页次数进一步降低到6次。 在第二个问题中，涉及到逻辑地址到物理地址的转换。页面大小为4KB，逻辑地址05AF8H的前4位是页号，后12位是页内地址。将页号转换为十进制得到5，根据页号查找物理块号为20，然后将页内地址1010 1111 1000与物理块号10100拼接，形成10100 1010 1111 1000，即14AF8H，这就是对应的物理地址。 第三个问题探讨了LRU和FIFO在请求页式存储管理系统中的应用。当分配给进程P的页面数为3时，访问串3、2、1、0、3、2、4、3、2、1、0、4，我们可以看到： - LRU算法：缺页次数10，缺页率为5/6。 - FIFO算法：缺页次数9，缺页率为3/4。 最后，第四个问题给出了一组地址序列18、351、198，但未提供完整的序列或页框数，因此无法直接计算缺页次数。通常，如果这个序列继续下去，我们需要知道分配给进程的页框数以及所用的页面置换算法来完成计算。 总结来说，地址变换和缺页置换是操作系统中处理虚拟内存的重要手段。FIFO算法简单但可能产生较多的缺页，LRU算法较为实用，而OPT算法理论上最优但实际操作中难以实现。通过对不同场景的分析，我们可以理解这些算法在内存管理和性能优化中的作用。