19335074_黄玟瑜_作业81

这篇文档是关于操作系统原理的作业，主要探讨了与内存管理和页面替换策略相关的概念。作业包含了四道题目，分别涉及矩阵运算中的缺页中断、页面替换算法的性能比较以及TLB（Translation Lookaside Buffer，翻译后备缓冲区）对系统性能的影响。 在第一题中，讨论了一个矩阵运算的场景，其中每执行4次矩阵加法操作（C[i,j]=A[i,j]+B[i,j]）就会发生3次缺页中断。这是因为在第一次内层循环时，为了加载所需的数据，需要调入A、B和C矩阵的相关块，导致缺页中断。之后的三次循环由于数据已经在内存中，所以不再触发缺页中断。而在题目b和c部分，通过修改程序，将每次运算的步长增加到256次，这样每256次运算才会发生一次缺页中断，显著减少了中断频率。 第二题是关于页面访问序列的图形表示，这部分没有提供具体细节，但通常这类问题会涉及到理解页面替换算法如何根据页面访问顺序决定替换哪些页面。 第三题对比了三种不同的页面替换策略：Optimal（最优）、LRU（最近最久未使用）、FIFO（先进先出）和CLOCK（时钟）。这些策略在面对特定页面访问序列时，LRU和FIFO的缺页率相当，都约为48.5%，说明在这个例子中，FIFO策略模拟了LRU的效果。 第四题考察了TLB的作用和影响。TLB是用来缓存页表项，加速虚拟地址到物理地址转换的硬件结构。a部分指出，如果一个操作需要200ns来获取页表项，200ns来获取数据，那么总耗时是400ns。b部分计算了有效访问时间，它取决于TLB的命中率和内存访问时间。当TLB命中率高时，有效访问时间更短，因为减少了访问内存以查找页表项的次数。 这篇作业涵盖了操作系统中内存管理的关键概念，包括缺页中断、页面替换策略和TLB的作用，这些都是理解和优化系统性能的重要方面。通过分析这些题目，我们可以深入理解这些机制如何影响程序执行的效率。