（2）如果系统增加快表，平均命中率为85％，若忽略快表查找时间，问此时的存取时间为多少？
24、在页式虚拟存储管理系统中，假定驻留集为M个页帧（初始所有页帧均为空），在长为P的引用串中具有N个不同页号（N>M），对于FIFO何LRU两种页面替换算法，试求出页故障的上限和下限，说明理由。
25、假定某一页式虚拟存储器，内存的平均访问时间为1微秒，辅存的平均访问时间为10毫秒，问如果希望虚拟存储器的平均访问时间仅比内存的增加10％，则需要页面失效率是多少？
26、一个计算机有cache，有一个用作虚拟内存的磁盘。若从cache中读取一个字所用的时间为Ans，从内存中将一个字读入cache的时间为Bns，从磁盘中将一个字调入内存的时间为Cns。若在cache中读取一个字的命中率是（n-1）/n，在内存中读取一个字的命中率是(m-1)/m,则平均访问时间是多少？
27、内存的利用率不高主要表现为哪几种形式？可以通过哪些途径来提高内存的利用率？
28、人们观察到在两次页故障之间执行的指令数与分配给程序的页框数成正比，即可用内存加倍，页故障的平均间隔也加倍。假设一条普通指令需要1μs，但若发生了页面故障就需要2001μs。一个程序运行了60s，期间发生了1500次页面故障，如果该页面的可用内存时原来的2倍，这个程序运行需要多少时间？
29、假定占有M块（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，其中涉及到q个不同的页号，对于任何页面置换算法，问：（1）缺页中断次数的下届和上届分别是多少？
30、覆盖技术与虚拟存储技术有何本质不同？交换技术与虚拟存储有何不同？
31、某计算机系统执行一条指令需10ns，一次缺页需额外的20ms，如果每1000000条指令发生一次缺页，则指令平均执行时间为多少？
32、在某页式虚存管理系统中，假定访问内存的时间是10ms，平均缺页中断处理时间为25ms，平均缺页中断率为5%。试计算在该虚存系统中，平均有效访问时间是多少？
33、请求分页系统必须至少具有三种硬件支持（一定量内存和较大量外存、地址转换机构、缺页中断机构）。 34、实现虚拟存储器的关键技术是（请求调入技术和置换技术）。 35、unix为实现请求分页管理，使用了哪些数据结构？
36、虚拟存储系统的基础是程序的局部性理论，此理论的基本含义是（选项:程序执行时对主存的访问是不均匀的；代码的顺序执行；变量的连续访问）；局部性有两种形式：时间局限性和（选项：指令局部性；数据局部性；空间局部性）。它们的意义分别为（选项：最近被访问的单元，很可能在不久的将来还要被访问；最近被访问的单元，很可能它附近的单元也即将被访问；结构化程序设计，很少出现转移语句；程序中循环语句的执行一般时间很长）。根据局部性理论，Denning提出了（选项：Cache结构的思想；工作集理论；LRU算法；）
37、作业在执行中发生缺页中断，经操作系统处理后，应让其执行（）指令。
选择：被中断的前一条；被中断的那一条；被中断的后一条；启动时的第一条。 38、什么是Belady现象？
答：Belady现象是指在使用FIFO置换算法转换时，在进程或作业没有得到它所要求的全部页面的情况下，有时会出现的分配给它的页面数越多，缺页次数反而也越多的现象。 39、名词解释：抖动，工作集。
答：在虚拟存储系统中，由于大量页面的换入换出操作导致CPU利用率急剧下降的现象。工作集是在某段时间间隔里，进程实际要访问的页面的集合。
40、在某页式虚存系统中，假定访问内存的时间是10ns，平均缺页中断处理时间为25ms，平均缺页中断率为5%，试计算在该虚存系统中，平均有效访问时间是多少？
40、unix系统中的存储管理时采用（A）方式；对换空间采用（B）管理方式。
A：（1）请求分页；（2）动态分段；（3）段页式且支持请求调页；（4）段页式且支持请求调段。 B：（1）固定分区；（2）动态分区；（3）分页；（4）分段
41、下面的程序设计技术和数据结构，对于请求分页的环境而言，（）是好的，（）是坏的。
（1）栈；（2）hash表；（3）顺序检索；（4）二分查找；（5）纯代码；（6）向量操作；（7）间接寻址 42、假定某一页式虚拟存储器，内存的平均访问时间为1μs，辅存的平均访问时间为10ms，试问如果希望虚拟存储器的平均访问时间仅比内存的增加10%，则需要页面失效率是多少？
42、假定某一页式虚拟存储器，内存的平均访问时间为1μs，辅存的平均访问时间为10ms，试问如果希望虚拟存储器的平均访问时间仅比内存的增加10%，则需要页面失效率是多少？ 答：设页面失效率为f，则虚拟存储器的平均访问时间为：
（1-f）*1μs+f*10ms=1+9999*f（μs），据题意，1.10＞1+9999*f，所以，f＜0.00001
43、虚拟存储管理利用了交换区、内存已经Cache。假设从Cache读取一个字节数据需Ans；如果该数据不在Cache，却在内存，则从内存读至Cache需Bns，然后还需从Cache得到；如果该数据既不在Cache，又不在内存，则从交换区读入内存需Cns，然后还需传至Cache，才能读取。已知Cache的命中率为n，内存的命中率为m，求平均访问时间。
44、现有一请求分页的虚拟存储器，内存最多容纳4个页面，对于下面的引用串：1，2，3，4，5，3，4，1，6，7，8，9，5，4，5，4，2.分别采用FIFO,LRU,OPT页面替换算法，各将产生多少次缺页中断？
第五章 设备管理
5.1 I/O系统
1、判断：（1）共享设备必须是可寻址的和可随机访问的设备。
（2）字符设备的基本特征是可寻址到字节，即能指定输入的源地址和输出的目标地址； （3）共享设备是指同一时间内运行的多个进程能同时访问的设备； （4）在分配共享设备和独占设备时都可能引起死锁； （5）通道是处理输入、输出的软件；
（6）所有外围设备的启动工作都由系统统一来做； （7）来自通道的I/O中断由设备管理负责处理； （8）编制好的通道程序是存放在主存储器中的。
（9）只有引入通道后，cpu计算与I/O操作才能并行执行。
（9）设备控制器是可编址设备，当用于控制多台设备时，则具有多地址（对）
（10）处理器与外围设备的并行工作能力是由（）提供的：硬件；系统软件；应用软件；支援软件。
（11）存储型设备可以作为主存储器的扩充，信息传输单位为块。
（12）按设备的使用特性，可将计算机设备分为存储型设备和输入输出设备。 （13）输入输出型设备负责主存储器与外围设备间的信息传输，信息传输单位是字符。
（14）存储型设备一般属于共享设备，而输入输出型设备则属于独占设备。 （15）独占设备一般不宜采用静态分配策略。
（16）作业指定独占设备的方式包括直接指定设备绝对号和指定设备类与相对号两种。 （17）指定绝对设备号的方式使设备分配的适应性好、灵活性强，用户程序中经常使用。 （18）在unix系统中，标准输入和标准输出都是终端设备，即键盘和显示器。 （19）在unix系统中，使用“＞”或“》”可以使输出重定向，“＜”可以使输入重定向。 （20）在unix系统中，管道pipe是连接在进程间的可共享文件。
（21）在unix系统中，Shell文件相当于MS-DOS的批处理文件，直接执行即可。
2、填空：通道技术的引入，实现了（处理器与设备的）并行、（设备与设备的）并行、（进程与进程的）并行。
3、把设备作为特殊文件处理，系统可以不必提供设备驱动程序。 4、下面关于设备属性的论述中正确的是（）
（1）字符设备的一个基本特性是可寻址的，即能指定输入时的源地址和输出时的目标地址；（2）共享设备必须是可寻址的和可随机访问的设备；（3）共享设备是指在同一时刻内，允许多个进程同时访问的设备；（4）在分配共享设备和独占设备时，都可能引起死锁。 5、以下关于外部设备的说法，错误的是（）
（1）外部设备分为存储型和I/O型两种。（2）存储型设备可以作为内存的扩充，信息传送单位为块。（3）I/O型设备负责内存与外设之间的信息传递，信息传输的单位是字符。（4）存储型设备一般属于共享设备，而I/O型设备则属于独占设备。 6、下面关于设备管理的论述中正确的是（）
（1）所以外设的启动工作都是由系统统一来做。（2）来自通道的I/O中断事件有设备管理负责处理。（3）编制好的通道程序存放在内存中。（4）由用户给出的设备编号是设备的绝对号。 7、计算机系统启动设备是按（）来启动的。
（1）设备名；（2）设备相对号；（3）设备绝对号；（4）设备地址 5.2 I/O控制
1、I/O控制发展的主要推动因素是什么？ 5.3缓冲管理
1 高速缓存和缓冲区的区别：
2、判断：换成技术是借用外存储器的一部分区域作为缓冲池。 3、在缓冲区实现机制中，为什么要将缓冲区的头部和缓冲体分开？
4、在某系统中，从磁盘将一块数据输入到缓冲区需要花费的时间为T，cpu对一块数据进行处理的时间为C，将缓冲区的数据传送到用户区所花的时间为M，那么单缓冲和双缓冲情况下，系统处理大量数据是，一块数据的处理时间为多少？
5、UNIX中是如何进行块设备缓冲区管理的？
6、判断：缓冲技术是以空间换取时间，而且只能在设备使用不均衡时起到平滑作用（对） 7、在多用户系统中，实现减排驱动程序需要字符缓冲技术，请给出两种实现字符缓冲的方法。
8、若数据输入一缓冲区的设计tio始终大于对该数据的处理时间tc或者反之。试问，对上述两种情况各应采取哪种缓冲区较为合适？ 9、unix如何管理缓冲区？
10、假定吧磁盘上一个数据块中信息输入到一单缓冲区的时间T为100μs，将缓冲区中数据传送到用户区的时间M为50μs，而CPU对这一块数据进行计算的时间C为50μs，这样系统对每一块数据的处理时间为（ ），如果将单缓冲改为双缓冲，则系统对每一块数据的处理时间为（ ）。 5.4 I/O软件的设计目标 补充内容：中断处理：
（1）中断的概念：所谓中断是指CPU对系统发生的某个事件做出的一种反应，它使CPU暂停正在执行的程序，保留现场后自动执行相应的处理程序，处理该事件后，再返回断点继续执行被“打断”的程序。
引起中断的事件称为中断源。中断源向CPU提出的处理请求称为中断请求，发生中断时，被打断的程序的暂停点称为断点。 （2）中断类型：
1）按功能划分：（1）机器故障中断，如机器校验错、电源故障、主存出错；（2）I/O中断，如打印机输出结束中断、磁盘传输出错中断；（3）外中断，如计时部件发生的计时中断；（4）程序性中断，如非法操作码、算术溢出、除数为0，地址越界等；（5）访管中断，如分配内存，分配外设进行I/O操作。 2）按中断事件来源划分：
目前，很多小型机系统和微型机系统都采用这种分类方式。①中断：它是由CPU以外的事件引起的，如I/O中断、时钟中断、控制台中断等。利用中断实现设备与CPU的通信。中断是异步的，因为从逻辑上讲，中断的产生与当前正在执行的进程无关。②异常：它是来自CPU内部的事件或程序执行中的事件引起的过程。如CPU本身故障、通路校验错、主存奇偶错、非法操作码、地址越界、页面失效、调试指令、算术操作溢出、程序故障、访管指令等引起的事件。异常是同步的，又分为出错、陷入和可编程异常。出错和陷入之间最重要的区别是处理完异常事件返回时，出错事件会重新执行导致异常的那条指令，如缺页故障；而陷入事件不会重新执行那条指令它主要用于程序调试。可编程异常是由于用户在C程序中使用了系统调用而引发的过程。异常是不能被屏蔽的，一旦出现应立即响应并加以处理。 （3）中断处理过程：
①中断响应（硬件即中断装置操作）：中断处理是由软硬件结合实现的。发生中断时，CPU暂停执行当前的程序，转去处理中断。这个由硬件对中断请求作出反应的过程，称为中断响应。通常，CPU执行完一条指令后，立即检查有无中断请求（A 判别自愿性中断，只要检查操作码是否为访管指令；B 判别强迫性中断，则要检查中断寄存器内容。若为0，则无中断；若非0，则表示有中断事件发生。）。若有，而且“中断允许”触发器为1（表示CPU可以响应中断请求），则立即做出响应。一般来说，中断响应顺序执行下述三步动作：
1）暂停当前程序的执行；
2）保存原程序的断点信息（主要是PC计数器的值和程序状态字的内容）；
每个程序都有一个程序状态字（PSW）来反映本状态的执行状态，如基本状态（下一条指令的地址、条件码、管态/目态、计算/等待等）、中断码和中断屏蔽位等内容。处理器设有一个“程序状态字寄存器”用来存放当前运行程序的PSW。程序状态字可分为当前PSW（当前正在占用处理器的进程的PSW）、旧PSW（保存的被中断进程的PSW）和新PSW（中断处理程序的PSW）。
当出现中断事件后，把被中断进程的PSW保存为旧PSW，即完成断点信息保护。
3）转到相应的中断处理程序：CPU接到中断后，就从中断控制器中得到中断号，使用中断号查询中断向量表（里面存放了中断处理程序的入口地址和中断处理时的程序状态字PSW），然后转入中断处理程序。
中断装置通过“交换PSW”过程完成此项任务，即把出现的中断事件存放到当前PSW中断码位置，然后把该当前PSW保存为旧PSW，再把操作系统中断处理程序的新PSW送到程序状态字寄存器中，成为当前的PSW. ②中断处理：
中断响应后就由软件（中断处理程序）进行相应处理。操作系统的中断处理程序对中断事件进行处理时，大致要做三方面的工作： 1）保护被中断进程的现场信息：
把中断时的通用寄存器，控制寄存器内容及旧PSW保存到被中断进程的进程控制块中或内存中一个专门设置的中断现场保护栈中。 2）分析中断原因：
根据旧PSW的中断码可知发生该中断的具体原因。 3）处理发生的中断事件
核心调用中断处理程序，对中断进行具体处理。例如，调用终端中断处理程序ttyintr，判断终端输入输出是否正常完成。如果正常完成，则驱动程序便可做结束处理；如果还有数据要传送，则继续进行传送；如果是异常结束，则根据异常原因作相应处理。
4）恢复现场：
相应中断处理程序执行以后，要退出中断。
A 选取可以立即执行的进程。通常，退出中断后，应恢复到原来被中断的进程断点继续执行。如果原来被中断的进程是在核心态下工作，则不进行进程切换，因为进程在核心态下运行的是操作系统程序，涉及整个系统资源的管理，需要优先执行。如果原来被中断进程是用户态进程，且此时系统中存在比它优先级更高的进程，则重新进行调度。
B 恢复工作现场：把先前保存在中断现场区中的信箱（如PC、PSW，各通用寄存器中的信息等）取出复原。从时间顺序上讲，先恢复环境信息（各通用寄存器内容），再恢复控制信息（PC、PSW）。通常，使用一条不可中断的特权指令来复原控制信息。 （3） 中断优先级和中断屏蔽
1） 中断优先级 是硬件设计时确定的。中断装置按预定的顺序来响应同时出现的中断事件，这个预定的顺序称为“中断优先级”。中断优先级是按中断事件的重要性和紧迫程度来确定的 ，是由硬件设计时固定下来的。一般情况下，优先级的高低顺序依次为： 硬件故障中断 、 自愿中断 、 程序性中断 ， 外部中断和输入输出中断 . 2）中断的嵌套处理
3）中断屏蔽的作用。中断优先级只是规定了中断装置响应同时出现的中断的次序，当中断装置响应了某个中断后中断处理程序在进行处理时，中断装置也可能去响应另一个中断事件。因此会出现优先级低的中断事件的处理打断优先级高的中断事件的处理，使得中断事件的处理顺序与响应顺序不一致，而且会形成多重嵌套处理，使多现场保护、程序返回等工作变的复杂。
中断屏蔽技术就是为了解决上述问题而提出的在一个中断处理没有结束之前不响应其他中断事件，或者只响应比当前级别高的中断事件。于是，当中断装置检查到有中断事件后，便去查看PSW中中断屏蔽标志，如果没有屏蔽就响应该中断；否则，暂时不响应该中断，待屏蔽标志消除后再响应。自愿中断是不能屏蔽的。
4）中断禁止：是指在可引起中断的事件发生时系统部接收该中断信号，因而就不可能提出中断请求