挑战408——存储器与存储系统——刷题（2）

接上篇
这部分的刷题，其知识点是计算机组成原理与操作系统的交叉篇，计算机组成原理，应该说在Cache这部分内容后，就有了千丝万缕的关系。
本节刷题内容：存储器
题库参考：百度文库，王道考研，408真题
涉及的主要内容：

1. 虚拟存储器原理
2. 内存分区
3. 页式存储系统
4. 段式存储系统
5. 地址映射的过程
6. 抖动
7. 驻留集

第一题

分析：这是一道概念题。要求对程序的运行过程比较熟悉。具体分析见挑战408——操作系统（17）——程序的运行过程

第二题

分析：概念题。具体保护方式见：挑战408——操作系统（17）——程序的运行过程

第三题

分析：这道题。王道只是对为什么I/O操作不能被换出，却没有解释其他三种。我现在说说我个人的看法。先拉一段交换的概念：将处于等待状态下的进程，从内存中移动到辅存，从而将内存的空间腾出来，这个过程称为换出。相反，将准备好竞争CPU运行的程序从辅存转移到内存，这一过程称为换入。也就是说，换出的程序，是那些处于等待状态下的进程。此时的进程并没有在运行。所以，AD选项显然，没有在运行，B是一定在运行的。再看看C，处于临界段，只能说明进程在申请临界资源，而不能说明它就在使用并运行。因为同一时间申请该资源的进程还有其他，当某个进程没有获得相应的资源的时候，它就被阻塞或者挂起，这个时候便可以将它移出到磁盘。

第四题

分析：这道题很精彩，它要求对动态分配的过程很熟悉，能画出来最好。最佳适应法，就是将空闲的存储块按其空间大小从小到大排列，在分配的时候，遍历，遇到合适的就分配。所以这样做是会在表头留下很多外部碎片的（更多分配算法看这里：挑战408——存储管理（18）——连续分配存储管理方式）。这个原理说起来简单，但是画起来要很细心。所以，我将此过程画了一遍。

所以，选B。
于是下面再来一道题，熟悉一下：


这题不解释了，空闲空间排序，然后选C。

第五题

分析：页式存储的原理，是将内存块划分为页面大小相同，也就是我们前面一直强调的，物理块的大小 = 页内偏移。所以题目告诉我们页的大小，就是告诉我们，内存中的一块，大小也就是4KB。这里注意，块号是从0开始计算的，所以0对应的是第二块的首地址，所以，2实际上是第三块的起始地址：

第六题

分析：这算是比较冷门的一个知识点，考的是对这几种管理方式的实现。要有一定的了解。首先，分区管理方式（动态），它的实现需要有两个数据结构，一个是分区表，一个是链表（指向空闲的分区），不需要硬件的支持。而页式跟段式，除了要有页表外，还需要硬件的支持（界寄存器，起始寄存器等等），代价相对较高。

第七题

分析：又是一道动态内存分配的问题，做多了发现，这类题往往要画图才能准确完成，并且不容易出错，我们先假设空余空间外都被进程所占用，于是如图：

题目回收的是进程1，回收后，空闲的空间合并成一个大空间，为380kb（题目说了按字节编址）。再将空闲空间按从小到大的顺序排列，于是看出，还有3个空闲块，并且第一块就是起始地址为500，块大小为80kb的空闲块。选B。

第八题

分析：这是考查对页表字段的理解。起始题目的问法问的有点拗口了。先慢慢读题，知道了页大小为1KB，一个页表项的大小为2B，所以很明显可以得到，一页最多可以有2^9个页表项 。假设逻辑地址空间一共有2的16次方这么多个页。那么页目录表中就一定要有2的16次方这么多个页表项（因为在二级页表中，页目录表的一个页表项代表的就是内存中的一个页）。因此，问题转化成为：一共有2的16次方这么多个页表项，每一页中能放2的9次方那么多个页表项，问至少需要多少页才能装完这些页表项。所以，容易得出答案B。

第九题

分析：这是一类题。分析内存的访存问题。在段式存储中，CPU访存是先通过访问内存中的段表得到相关信息，然后得出物理地址。得出物理地址后，再根据这个地址去访问内存中的内容。所以需要两次访问。但是段页式是在段表里面多了一个页表，所以除了访问段表，还需要多访问一次页表，这样就多了一次访问，也就是3次访问。由此我们也很容易推出页式管理的访存过程。
再来看一道访存的题目：

这里只有1是对的，其他的不多解释，在开启TLB的时候，是需要访问一次内存就可以了。

第十题

分析：参考挑战408——操作系统（19）——页式存储管理，里面二级页表思想的扩展就是多级页表。选D

第十一题

分析：段式存储的转换过程，就是根据段号，段长，先比较是否越界，然后再进行地址转换，题目中，段长300，段内地址为400，显然发生了地址越界。下面把教材中的对应的题目放上来一起练手：

计算过程如下：

计算的过程是，先判断是否越界（包括段号异常，段内地址是否越界），再计算物理地址。

第十二题

分析：这是一点典型的组成原理跟操作系统的综合题目。执行这一条指令，需要三步。因为转换后的指令直接给出了数据的地址，所以，取数，运算，写回，就完成了。题目问的是访存次数最少，那么取数必然要TLB命中，计算在CPU中执行，所以不涉及内存，写回的话，题目说了采用直写法，也就是Cache与内存同时写入，这个时候就无论如何都要访问一次内存。