操作系統(tǒng)內(nèi)存管理考試試卷考試時長：120分鐘滿分：100分考核對象：計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科二年級學(xué)生題型分值分布：-判斷題（總共10題，每題2分）總分20分-單選題（總共10題，每題2分）總分20分-多選題（總共10題，每題2分）總分20分-案例分析（總共3題，每題6分）總分18分-論述題（總共2題，每題11分）總分22分總分：100分---一、判斷題（每題2分，共20分）1.分段式內(nèi)存管理可以解決外部碎片問題。2.虛擬內(nèi)存是物理內(nèi)存的簡單擴(kuò)展。3.頁面置換算法LRU（最近最少使用）的平均命中率最高。4.動態(tài)分區(qū)分配比靜態(tài)分區(qū)分配更靈活。5.內(nèi)存碎片分為外部碎片和內(nèi)部碎片。6.交換技術(shù)可以將不常用的進(jìn)程從內(nèi)存移到外存。7.頁表是虛擬內(nèi)存管理中必不可少的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。8.內(nèi)存保護(hù)機制可以防止進(jìn)程非法訪問其他進(jìn)程的內(nèi)存空間。9.虛擬內(nèi)存的引入會導(dǎo)致系統(tǒng)運行速度降低。10.頁面置換算法FIFO（先進(jìn)先出）的命中率總是低于LRU。二、單選題（每題2分，共20分）1.下列哪種內(nèi)存分配方式最適合需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的進(jìn)程？A.固定分區(qū)B.動態(tài)分區(qū)C.分段式D.分頁式2.以下哪種算法不屬于頁面置換算法？A.FIFOB.LRUC.LFUD.最佳置換算法3.內(nèi)存碎片中，無法被利用的小塊內(nèi)存稱為？A.外部碎片B.內(nèi)部碎片C.空間浪費D.內(nèi)存泄漏4.虛擬內(nèi)存的地址空間大小主要取決于？A.物理內(nèi)存大小B.邏輯內(nèi)存大小C.硬盤容量D.CPU主頻5.下列哪種機制可以防止進(jìn)程訪問無效的內(nèi)存地址？A.內(nèi)存分頁B.內(nèi)存保護(hù)C.虛擬內(nèi)存D.交換技術(shù)6.以下哪種頁面置換算法可能導(dǎo)致Belady現(xiàn)象？A.LRUB.FIFOC.最佳置換算法D.Clock算法7.分頁式內(nèi)存管理的缺點之一是？A.內(nèi)存碎片B.地址映射復(fù)雜C.速度慢D.以上都是8.交換技術(shù)的主要目的是？A.提高內(nèi)存利用率B.加快進(jìn)程切換C.增加虛擬內(nèi)存大小D.以上都是9.以下哪種內(nèi)存分配方式支持邏輯地址和物理地址的轉(zhuǎn)換？A.固定分區(qū)B.動態(tài)分區(qū)C.分段式D.分頁式10.虛擬內(nèi)存的頁面置換通常發(fā)生在？A.物理內(nèi)存不足時B.進(jìn)程切換時C.系統(tǒng)空閑時D.以上都是三、多選題（每題2分，共20分）1.下列哪些是內(nèi)存碎片的表現(xiàn)形式？A.外部碎片B.內(nèi)部碎片C.內(nèi)存泄漏D.地址沖突2.虛擬內(nèi)存的優(yōu)點包括？A.提高內(nèi)存利用率B.支持更大的地址空間C.防止內(nèi)存訪問沖突D.增加系統(tǒng)穩(wěn)定性3.頁面置換算法需要考慮的因素包括？A.命中率B.替換成本C.內(nèi)存訪問模式D.硬盤速度4.分段式內(nèi)存管理的特點包括？A.按邏輯單位劃分內(nèi)存B.支持共享內(nèi)存C.地址空間不連續(xù)D.易于實現(xiàn)內(nèi)存保護(hù)5.以下哪些是內(nèi)存分配方式？A.固定分區(qū)B.動態(tài)分區(qū)C.分段式D.分頁式6.交換技術(shù)的缺點包括？A.增加磁盤I/OB.影響系統(tǒng)響應(yīng)速度C.可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失D.需要較大的硬盤空間7.內(nèi)存保護(hù)機制的作用包括？A.防止進(jìn)程越界訪問B.提高內(nèi)存安全性C.優(yōu)化內(nèi)存利用率D.簡化內(nèi)存管理8.虛擬內(nèi)存的實現(xiàn)需要硬件支持？A.MMU（內(nèi)存管理單元）B.TLB（快表）C.DMA（直接內(nèi)存訪問）D.交換空間9.頁表的作用包括？A.地址映射B.內(nèi)存保護(hù)C.頁面置換D.虛擬內(nèi)存管理10.以下哪些是內(nèi)存管理的挑戰(zhàn)？A.內(nèi)存碎片B.內(nèi)存泄漏C.地址空間限制D.內(nèi)存保護(hù)四、案例分析（每題6分，共18分）案例1：某操作系統(tǒng)采用分頁式內(nèi)存管理，物理內(nèi)存大小為256MB，分為4個物理頁框（每個頁框64MB）。當(dāng)前運行的進(jìn)程A的虛擬地址空間分為3個邏輯段：代碼段（100頁）、數(shù)據(jù)段（50頁）、堆棧段（150頁）。假設(shè)進(jìn)程A的頁表如下（頁號從0開始）：|邏輯頁號|物理頁框號|有效位||----------|------------|--------||0|2|1||1|3|1||2|1|1||3|-|0||...|...|...|進(jìn)程A請求訪問邏輯地址0x00000100，請回答：（1）該邏輯地址對應(yīng)的物理地址是多少？（2）如果物理頁框2被另一個進(jìn)程占用，系統(tǒng)會采取什么措施？案例2：某系統(tǒng)采用LRU頁面置換算法，當(dāng)前內(nèi)存中有3個頁框，已加載頁號為1、2、3。進(jìn)程訪問序列為：4、1、2、4、5、1、6、2、1、5。請計算缺頁中斷次數(shù)。案例3：某系統(tǒng)采用固定分區(qū)分配，物理內(nèi)存分為3個分區(qū)：P1（100MB）、P2（200MB）、P3（150MB）。進(jìn)程請求序列為：A（50MB）、B（100MB）、C（150MB）、D（80MB）。請分別用首次適應(yīng)算法和最佳適應(yīng)算法分配內(nèi)存，并計算外部碎片大小。---五、論述題（每題11分，共22分）1.論述虛擬內(nèi)存的優(yōu)點及其對系統(tǒng)性能的影響。2.比較LRU和FIFO頁面置換算法的優(yōu)缺點，并說明在實際應(yīng)用中選擇哪種算法的依據(jù)。---標(biāo)準(zhǔn)答案及解析一、判斷題1.×（分段式無法解決外部碎片，分頁式可以）2.×（虛擬內(nèi)存通過頁表和交換技術(shù)實現(xiàn)，不是簡單擴(kuò)展）3.√（LRU命中率通常最高）4.√（動態(tài)分區(qū)更靈活，可按需分配）5.√（內(nèi)存碎片分為外部和內(nèi)部）6.√（交換技術(shù)用于移出不常用的進(jìn)程）7.√（頁表是虛擬內(nèi)存的核心）8.√（內(nèi)存保護(hù)機制防止非法訪問）9.×（虛擬內(nèi)存可提高系統(tǒng)靈活性）10.×（FIFO在某些情況下命中率可能高于LRU）二、單選題1.B（動態(tài)分區(qū)適合大連續(xù)內(nèi)存）2.C（LFU不屬于標(biāo)準(zhǔn)頁面置換算法）3.A（外部碎片是無法利用的小塊內(nèi)存）4.C（硬盤容量決定虛擬內(nèi)存上限）5.B（內(nèi)存保護(hù)防止越界訪問）6.B（FIFO可能導(dǎo)致Belady現(xiàn)象）7.D（分頁式有碎片、復(fù)雜、慢等問題）8.D（交換技術(shù)綜合提高利用率、切換、大小）9.D（分頁式支持邏輯物理地址轉(zhuǎn)換）10.A（物理內(nèi)存不足時觸發(fā)置換）三、多選題1.A、B（外部和內(nèi)部碎片）2.A、B、C（提高利用率、大地址空間、防沖突）3.A、B、C（命中率、替換成本、訪問模式）4.A、B、C、D（邏輯劃分、共享、不連續(xù)、易保護(hù)）5.A、B、C、D（固定、動態(tài)、分段、分頁）6.A、B、C、D（增加I/O、影響速度、數(shù)據(jù)丟失、需大硬盤）7.A、B、C（防越界、安全、優(yōu)化利用率）8.A、B、D（MMU、TLB、交換空間）9.A、B、D（地址映射、保護(hù)、虛擬內(nèi)存管理）10.A、B、C、D（碎片、泄漏、地址限制、保護(hù)）四、案例分析案例1：（1）邏輯頁號0對應(yīng)的物理頁框號為2，物理地址為0x02000000（假設(shè)頁框從0x02000000開始）。（2）如果物理頁框2被占用，系統(tǒng)會觸發(fā)缺頁中斷，選擇頁面置換算法（如LRU）替換頁框2中的頁面，并將邏輯頁0對應(yīng)的頁面加載到頁框2。案例2：LRU訪問序列：-4：缺頁（1頁）-1：命中-2：命中-4：命中-5：缺頁（2頁，LRU替換1）-1：命中-6：缺頁（3頁，LRU替換2）-2：命中-1：命中-5：命中缺頁中斷次數(shù)：5次（4、5、6、2、1）。案例3：首次適應(yīng)算法：-A（50MB）：分配P1，剩余P2（200MB）、P3（150MB）-B（100MB）：分配P2，剩余P3（150MB）-C（150MB）：無法分配-D（80MB）：分配P3，剩余P3（70MB）外部碎片：P3（70MB）最佳適應(yīng)算法：-A（50MB）：分配P1，剩余P2（200MB）、P3（150MB）-B（100MB）：分配P3，剩余P3（50MB）-C（150MB）：無法分配-D（80MB）：分配P2，剩余P2（120MB）外部碎片：P2（120MB）、P3（50MB）五、論述題1.虛擬內(nèi)存的優(yōu)點及其對系統(tǒng)性能的影響虛擬內(nèi)存的優(yōu)點：-提高內(nèi)存利用率：通過頁表和交換技術(shù)，系統(tǒng)可以運行比物理內(nèi)存更大的進(jìn)程。-支持更大的地址空間：進(jìn)程可以使用邏輯地址，不受物理內(nèi)存限制。-內(nèi)存保護(hù)：每個進(jìn)程的地址空間獨立，防止非法訪問。-系統(tǒng)穩(wěn)定性：通過缺頁中斷和頁面置換，系統(tǒng)可以動態(tài)調(diào)整內(nèi)存使用。對系統(tǒng)性能的影響：-優(yōu)點：提高多任務(wù)處理能力，支持大型應(yīng)用。-缺點：增加磁盤I/O（頁面置換導(dǎo)致頻繁讀寫），降低訪問速度（頁表查找）。2.LRU