Chapter5

ComputerOrganization/Chapter5/execrise.md

-# 选择题
-# 1、机器主频的倒数等于（）
-A、`CPU`时钟周期
-
-B、主板时钟周期
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-C、指令周期
-
-D、存储周期
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-# 2、`CPU`控制器的一个功能是（）
-A、产生时序信号
-
-B、控制从主存取出一条指令
-
-C、完成指令操作译码
-
-D、完成指令操作译码，并产生操作控制信号
-
-# 3、`CPU`根据（）区分指令和数据
-A、表示形式
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-B、寻址方式
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-C、访问时点
-
-D、地址形式
-
-# 4、对汇编语言程序员不透明的寄存器是（）
-A、存储器地址寄存器
-
-B、程序计数器
-
-C、存储器数据寄存器
-
-D、指令寄存器
-
-# 5、关于`CPU`的描述中，错误的是（）
-A、控制单元用于对指令操作译码并生成控制信号
-
-B、`PC`称为程序计数器，用于存放将要执行的指令的地址
-
-C、通过将`PC`按指令长度增长，可实现指令按序执行
-
-D、`IR`称为指令寄存器，用来存放当前指令的操作码
-
-# 6、执行完成当前指令后，`PC`中存放的是后继指令的地址，因此`PC`的位数和（）位数相同
-A、指令寄存器`IR`
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-B、指令译码器`ID`
-
-C、主存地址寄存器`MAR`
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-D、程序状态字寄存器`PSWR`
-
-
-# 7、通常下列（）不包含在`CPU`芯片中
-A、`ALU`
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-B、控制器
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-C、通用寄存器
-
-D、`DRAM`
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-# 8、关于`PC`的描述中，错误的是（）
-A、每条指令执行后，`PC`的值都会被改变
-
-B、指令顺序执行后，`PC`的值总是自动加`1`
-
-C、调用指令执行后，`PC`的值一定是被调用过程的入口地址
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-D、无条件转移指令执行后，`PC`的值一定是转移目标地址
-
-# 9、`CPU`取出一条指令并执行所用的时间被称为（）
-A、时钟周期
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-B、`CPU`周期
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-C、机器周期
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-D、指令周期
-
-# 10、关于指令周期错误的是（）
-A、指令周期的第一个阶段一定是一个取指令阶段
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-B、乘法指令和加法指令的指令周期总是一样长
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-C、一个指令周期由若干个机器周期或时钟周期组成
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-D、单周期`CPU`中的指令周期就是一个时钟周期
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-# 11、关于`CPU`时钟信号的叙述中，错误的是（）
-A、处理器总是每来一个时钟信号就开始执行一条新的指令
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-B、边沿触发指状态单元总在时钟上升沿或下降沿开始改变状态
-
-C、时钟周期以相邻状态单元之间最长组合逻辑延迟为基准确定
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-D、每个时钟周期称为一个节拍，机器的主频就是时钟周期的倒数
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-# 12、关于数据通路，错误的是（）
-A、数据通路由若干操作原件和状态元件连接而成
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-B、数据通路的功能由控制部件送出的控制信号决定
-
-C、`ALU`属于操作元件，用于执行各类算术运算和逻辑运算
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-D、通用寄存器属于状态元件，但不包含在数据通路中
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-# 13、关于取指令操作部件，错误的是（）
-A、取指令操作的时延主要由存储器的取数时间决定
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-B、取指令操作可以和下条指令地址的计算操作同时进行
-
-C、单周期数据通路中需用一个指令寄存器存放取出的指令
-
-D、`PC`在单周期数据通路中不需要“写使能”信号
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-# 14、关于单周期与多周期数据通路，错误的是（）
-A、单周期处理器的`CPI`总比多周期的大
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-B、单周期处理器的时钟周期比多周期处理器的时钟周期长
-
-C、在一条指令执行过程中，单周期处理器中的每个控制信号取值一直不变，而多周期处理器中的控制信号可能会发生改变
-
-D、在一条指令执行过程中，单周期数据通路中的每个部件只能被使用一次，而在多周期中同一个部件可以使用多次
-
-# 15、某计算机指令集包括`RR`型运算指令，取数指令`Load`，存数指令`Store`，分支指令`Branch`和跳转指令`Jump`，若采用单周期数据通路实现该指令系统，各部件主要操作时间为：指令存储器和数据存储器都是`3ns`，`ALU`和加法器都是`2ns`，寄存器堆的读写都是`1ns`，不考虑多路复用器等延迟的情况下，时钟周期至少（）
-
-A、`6ns`
-
-B、`8ns`
-
-C、`10ns`
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-D、`12ns`
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-# 16、关于微指令和微程序，正确的是（）
-A、一条指令的功能通过执行一条微指令实现
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-B、一条指令的功能通过执行一个微程序实现
-
-C、一条微指令的功能通过执行一条指令实现
-
-D、一条微指令的功能通过执行一个微程序实现
-
-# 17、相对于微程序控制器，硬布线控制器的特点是（）
-A、指令执行速度慢，指令功能修改和扩展容易
-
-B、执行执行速度慢，指令功能的修改和扩展困难
-
-C、指令执行速度块，指令功能的修改和扩展容易
-
-D、指令执行速度块，指令功能的修改和扩展困难
-
-# 18、关于自陷异常，错误的是（）
-A、自陷是认为预先设定的一种特定处理事件
-
-B、由访管指令或自陷指令的执行进入自陷
-
-C、一定是出现了某种异常情况才发生自陷
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-D、自陷发生后`CPU`将进入操作系统内核程序执行
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OperatingSystem/Chapter5/README.md

+# Table of Contents
+
+* [1 常规存储器](#1-常规存储器)
+  * [1.1 特征](#11-特征)
+  * [1.2 局部性原理](#12-局部性原理)
+* [2 虚拟存储器](#2-虚拟存储器)
+  * [2.1 定义](#21-定义)
+  * [2.2 特征](#22-特征)
+  * [2.3 实现方法](#23-实现方法)
+  * [2.4 请求分页存储管理与请求分段存储管理](#24-请求分页存储管理与请求分段存储管理)
+    * [2.4.1 请求分页存储管理](#241-请求分页存储管理)
+    * [2.4.2 请求分段存储管理](#242-请求分段存储管理)
+* [3 页面置换算法](#3-页面置换算法)
+  * [3.1 最佳置换算法](#31-最佳置换算法)
+  * [3.2 先进先出置换算法](#32-先进先出置换算法)
+  * [3.3 最近最久未使用置换算法](#33-最近最久未使用置换算法)
+  * [3.4 最少使用占用算法](#34-最少使用占用算法)
+  * [3.5 `Clock`置换算法](#35-clock置换算法)
+  * [3.6 页面缓冲算法](#36-页面缓冲算法)
+
+
+
+# 1 常规存储器
+## 1.1 特征
+- 一次性：作业在运行前必须一次性地全部装入内存
+- 驻留性：作业装入内存后，便一直驻留在内存中，直至作业运行结束
+
+## 1.2 局部性原理
+指的是程序在执行时将呈现出局部性规律，即在一较短时间内，程序的执行仅局限与某个部分。表现在以下两个方面：
+
+- 时间局限性：如果程序中的某条指令一旦执行，则不久后该指令可能再次执行，如果某个数据被访问，则不久后该数据可能再次被访问
+- 空间局限性：一旦程序访问了某个存储单元，不久以后，附近的存储单元也将被访问
+
+
+# 2 虚拟存储器
+## 2.1 定义
+具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。
+## 2.2 特征
+- 多次性：将一个作业分成多次调入内存
+- 对换性：作业运行期间允许将那些暂不使用的程序或数据从内存调至对换区，需要时再调入内存
+- 虚拟性：对内存的扩充是逻辑上的而不是物理上的
+
+
+## 2.3 实现方法
+实现方法主要有两种：
+
+- 分页请求系统
+- 请求分段系统
+## 2.4 请求分页存储管理与请求分段存储管理
+### 2.4.1 请求分页存储管理
+请求分页系统采用与基本分页系统相同的方式，提供了请求页表机制，每个页表项包括：
+
+- 页号：与分页系统一致
+- 物理块号：与分页系统一致
+- 状态位：用于指示该页是否装入内存
+- 访问字段：用于记录本页在最近一段时间内被访问的次数或最近已有多长时间未被访问
+- 修改位：表示该页在调入内存后是否被修改
+- 外存地址：用于该页在外存上的地址
+
+在其中又有三种内存分配策略与置换策略的组合：
+
+- 固定分配局部置换策略：分配固定物理块，换出时换出自己的内存块
+- 可变分配全局置换策略：系统为每个进程分配一定数目的物理块，缺页时为其再分配一个物理块并装入缺页，若没有空闲物理块则从内存中选择一页换出
+- 可变分配局部置换策略：系统为每个进程分配一定数目的物理块，发生缺页自己将某个内存页换出。若频繁发生缺页则增加物理块，若缺页率低则在对缺页率影响不大的情况下减少物理块
+### 2.4.2 请求分段存储管理
+请求分段的基本原理和请求分页类似，段表也需要增加状态位、访问字段、修改位以及外存地址等，含义与请求分页系统中相同。为了实现分段共享需要在系统中配置一张共享段表，每个共享段都在共享段表中占一表项，共享段表项记录了共享段的具体信息，比如段名、段长、内存地址等。
+
+# 3 页面置换算法
+## 3.1 最佳置换算法
+也叫`OPT`置换算法，选择以后不再使用或在最长时间内不再被访问的内存页面予以淘汰，可保证获得最低的缺页率。
+## 3.2 先进先出置换算法
+也叫`FIFO`置换算法，总是选择最先进入内存的页面予以淘汰，实现简单。
+## 3.3 最近最久未使用置换算法
+也叫`LRU`置换算法，赋予每个页面一个访问字段，用来记录相应页面自上次被访问依赖所经历的时间`t`，淘汰一个页面时，选择所有页面中其`t`值最大的页面，也就是内存中最近一段时间内最长时间未被访问的页面。
+## 3.4 最少使用占用算法
+也叫`LFU`置换算法，选择最近一段时间内内存中访问次数最少的页面进行淘汰。
+## 3.5 `Clock`置换算法
+一种常用的近似`LRU`的算法，为每个页设置一位访问位，再将内存中的所有页面通过链接指针链成一个循环队列。某页被访问时，访问位置1，从替换指针指向下一个页面，若访问位为1，将它置0，并继续向下查找。又叫`NRU`算法。
+## 3.6 页面缓冲算法
+被换出的页面仍留在内存的空闲块中，所有的空闲块形成一个空闲页面缓冲池，发生缺页时，先从缓冲池中查找，否则为缺页分配一个空闲块并将缺页读入其中。

OperatingSystem/Chapter5/answer.md

+# 选择题
+1、D
+
+2、A
+
+3、C
+
+4、D
+
+5、B
+
+6、A
+
+7、B
+
+8、C
+
+9、D
+
+10、B
+
+11、A
+
+# 填空题
+# 1
+逻辑地址越界
+
+缺页
+
+访问权限错误
+
+# 2
+多次性
+
+对换性
+
+请求调页（段）
+
+页（段）置换
+
+# 3 
+地址变换机构
+
+页表机制
+
+缺页中断机制
+
+# 4 
+状态位
+
+修改位
+
+外存地址
+
+访问字段
+
+# 5 
+最佳
+
+最近最久未用
+
+最近未用
+
+最少使用
+
+页面缓冲
+
+# 6
+预调页
+
+请求调页
+
+# 7
+抖动
+
+置换算法选择不当
+
+# 8
+越界检查
+
+存取控制
+
+# 9
+越界检查
+
+存取控制权限检查
+
+环保护机构
+
+# 10
+相同环或较低特权
+
+相同环或较高特权

OperatingSystem/Chapter5/exercise.md

+
+# 选择题
+# 1、现代操作系统中，提高内存利用率主要是通过（）功能实现
+A、对换
+
+B、内存保护
+
+C、地址映射
+
+D、虚拟存储器
+
+# 2、虚拟存储器最基本的特征是（）
+A、多次性
+
+B、驻留性
+
+C、虚拟性
+
+# 3、实现虚拟存储器最关键的技术是（）
+A、内存分配
+
+B、置换算法
+
+C、请求调页（段）
+
+D、对换空间管理
+
+# 4、实现虚拟存储器的目的是（）
+A、实现内存保护
+
+B、实现程序浮动
+
+C、扩充辅存容量
+
+D、扩充主存容量
+
+# 5、请求分页系统中，状态位供（）参考，修改位供（）参考
+A、分配页面 置换算法
+
+B、程序访问 换出页面
+
+C、分配页面 换出页面
+
+D、调入页面 程序访问
+
+# 6、下面置换算法中，（）选择最先进入内存的页面予以淘汰，（）选择以后不再使用的页面予以淘汰，（）选择自上次访问以来所经历时间最长的页面予以淘汰，（）选择自某时刻开始，访问次数最少的页面予以淘汰
+
+A、`FIFO` `OPT` `LRU` `LFU`
+
+B、`FIFO` `OPT` `NRU` `LRU`
+
+C、`NRU` `LRU` `LFU` `OPT`
+
+D、`OPT` `LRU` `LFU` `NRU`
+
+
+# 7、存在`Belady`现象的算法是（）
+A、`OPT`
+
+B、`FIFO`
+
+C、`LRU`
+
+D、`NRU`
+
+
+# 8、请求调页系统中，未装入内存的页都从（）调入，已运行过的页从（）或（）调入
+A、系统区  文件区  对换区
+
+B、系统区 对换区 页面缓冲池
+
+C、文件区 对换区 页面缓冲池
+
+D、文件区 系统区 对换区
+
+# 9、某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页`1KB`，主存为`16KB`，虚页号与物理页号对照如下：
+
+- 虚页号0对应物理页号5
+- 虚页号1对应物理页号10
+- 虚页号2对应物理页号4
+- 虚页号3对应物理页号7
+
+则`0A5C`对应的物理地址为（）
+
+A、`1E5C`
+
+B、`2A5C`
+
+C、`165C`
+
+D、`125C`
+
+# 10、系统抖动是指（）
+A、使用计算机的时候，屏幕闪烁的现象
+
+B、被调出的页面又立刻需要被调入所形成的频繁调入调出现象
+
+C、系统盘有故障，导致系统不稳定，时常死机重启的现象
+
+D、因内存分配问题造成内存不够用的现象
+
+# 11、产生系统抖动的主要原因是（）
+A、置换算法选择不当
+
+B、内存容量不足
+
+C、交换的信息量过大
+
+D、请求页式管理方案
+
+
+# 填空题
+# 1、请求调页系统中，地址变换过程可能会因为（）、（）和（）等原因产生中断
+# 2、虚拟存储器的基本特征是（）和（），因而决定了实现虚拟存储器的关键技术是（）
+# 3、实现虚拟存储器，除了需要有一定容量的内存和相当容量的外存外，还需要有（）、（）和（）的支持
+# 4、为实现请求分页管理，应在纯分页的页表基础上增加（）、（）、（）和（）等数据项
+# 5、请求调页系统中要采用多种置换算法，`OPT`是（）置换算法，`LRU`是（）置换算法，`NUR`是（）置换算法，`LFU`是（）置换算法，`PBA`是（）置换算法
+# 6、请求调页系统中，调页的策略有（）和（）两种方式
+# 7、请求调页系统中，反复进行页面换进与换出的现象称为（），产生的主要原因是（）
+# 8、分页系统中的内存保护通常有（）和（）两种措施
+# 9、分段系统中常用的存储保护措施有（）、（）和（）三种方式
+# 10、采用环保护机制时，一个程序可以访问驻留在（）环中的数据，可以调用驻留在（）环中的服务