操作系统第4章练习题...pdf

操作系统是计算机系统的核心组成部分，负责管理和控制系统的硬件资源，包括内存。本题主要涉及的是操作系统中内存管理的两个重要算法：首次适应算法（First Fit）和最佳适应算法（Best Fit），以及分页存储管理的基本概念。 在存储器管理中，动态分区分配方法是一种常见的内存分配策略，用于解决多个进程对内存需求的问题。首次适应算法和最佳适应算法是两种不同的内存分配策略。首次适应算法从内存空闲区的起始位置开始寻找足够大的空闲分区来满足请求，一旦找到就立即分配，而最佳适应算法则会遍历所有空闲分区，选择最小的能满足请求的空闲分区进行分配，目的是保留大块的空闲空间以备将来大作业的需求。 【例1】展示了这两种算法在处理一系列内存申请和释放操作时的情况。例如，当作业1请求130K内存时，首次适应算法会从低端空闲区开始分配，最佳适应算法则可能选择从高端开始分配，导致不同的内存布局。随着作业的创建、运行和结束，内存会被不断分配和回收，影响内存的使用效率。 【例2】探讨了在分页系统中引入快表（Translation Lookaside Buffer, TLB）对内存访问时间的影响。快表是为了加速虚拟地址到物理地址转换而设立的高速缓存，通常存储最近使用过的页表项。如果页表存放在内存中，每次地址转换都需要两次内存访问：一次查找页表，一次访问实际数据。加入快表后，如果页表项在快表中找到，访问时间会显著降低，因为查快表通常比查内存更快。计算有效访问时间时需要考虑快表命中率。 【例3】讨论了逻辑地址和物理地址的格式，以及页表的结构。在给定系统中，逻辑地址由5位的页号和11位的页内偏移组成。根据逻辑页数，可以确定页表项的个数（32项），每个页表项至少需要9位（表示2^9 = 512个物理块）。当物理空间减半，页表项的数目保持不变，但每个项的位数可以减少1位，因为所需的物理块数减半。 【例4】给出了一个具体的分页系统示例，解释了逻辑地址到物理地址的转换过程。在1K页面大小的系统中，64K主存可以分为64个块。对于给定的逻辑地址，可以通过查看页号和页内偏移来确定对应的物理地址。例如，逻辑地址1023（0x3FF）的页号是0（0x0），页内偏移是1023（0x3FF），因为页号是0，所以它位于第一块，结合页内偏移，物理地址是2047（0x7FF）。 以上分析涵盖了操作系统中关于内存管理和分页存储的重要知识点，包括内存分配算法、快表的作用、逻辑地址和物理地址的转换。这些内容对于理解操作系统的内存管理机制至关重要。