SO - lista 7 - Memória Virtual

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Universidade Federal do Ceará
Sistemas Operacionais
Prof. Ms. Rafael Ivo
Lista de Exercícios 7 –
Memória Virtual
1) Os sistemas operacionais atuais implementam
paginação como gerenciamento de memória e
permitem processos muito grandes. Indique os
principais problemas de um processo ter uma
tabela de páginas muito grande.
2) Alguns processadores possuem uma memória
associativa de alta velocidade denominada TLB.
Por que ela melhora o desempenho de acesso a
memória gerenciada por paginação?
3) Explique como a TLB funciona.
4) Considere um sistema de paginação com a
tabela de páginas armazenada na memória.
a) Se uma referência a memória leva 50
nanossegundos, quanto tempo leva para um
processo fazer uma referência a um endereço
lógico?
b) Se adicionarmos uma TLB de forma que 75%
de todas as referências a páginas são encontradas
nela, qual a média de tempo gasta para um
processo fazer uma referência a um endereço
lógico?
5) A paginação permite que certas páginas sejam
compartilhadas entre processos. Explique porque
isto seria uma vantagem.
6) A maioria dos sistemas operacionais modernos
suporta um grande espaço de endereçamento
lógico, permitindo tabelas de páginas
excessivamente grandes. Para gerenciá-las,
técnicas como paginação hierárquica e tabelas de
páginas com hash foram propostas. Explique em
detalhes como estas técnicas funcionam.
7) O que é paginação por demanda?
8) Descreva o passo-a-passo que é executado
quando uma página referenciada pela CPU não
encontra-se na memória principal.
9) O que é memória virtual?
10) O que é espaço swap?
11) Refaça a questão 8 quando não há quadros
livres na memória primária.
12) Qual a ideia básica do algoritmos de
substituição de páginas ótimo? Por que ele não é
usado nos sistemas operacionais atuais?
13) Descreva a ideia básica do algoritmo de
substituição de páginas FIFO e o principal
problema de se implementar esta ideia.
14) Como o algoritmo de substituição de páginas
Segunda Chance melhora o algoritmo FIFO?
15) Como o algoritmo de substituição de páginas
NRU melhora o algoritmo Segunda Chance?
16) Explique a ideia por trás do algoritmo de
substituição de páginas LRU e porque é difícil
implementá-la.
17) O algoritmo de substituição de páginas NFU
busca ser uma aproximação do algoritmo LRU.
Indique como o NFU realiza esta aproximação e
o efeito colateral que ele possui.
18) Indique a modificação que o algoritmo de
envelhecimento faz ao algoritmo NFU e explique
porque ela torna este algoritmo melhor do que o
anterior.
19) Um computador tem quatro molduras de
página. O tempo de carregamento de página na
memória, o instante do último acesso e os bits R
e M para cada página são mostrados a seguir (os
tempos estão em tiques do relógio):
Página Carregado Última ref. R M
0 126 280 1 0
1 230 265 0 1
2 140 270 0 0
3 110 285 1 1
a) Qual página será trocada pelo FIFO?
b) Qual página será trocada pelo SC?
c) Qual página será trocada pelo NRU?
d) Qual página será trocada pelo LRU?
20) Um sistema possui 4 quadros de memória
física, inicialmente não alocados e com SO
implementando paginação por demanda. Nas
tabelas abaixo, a primeira linha indica a
sequência de páginas que os processos estão
requisitando à memória. As 8 primeiras colunas
mostram como as páginas vão sendo alocadas
aos quadros e referenciadas. Entretanto, a partir
na 9 coluna não há quadros suficientes para a
página A. Continue o preenchimento das tabelas
segundo os algoritmos mencionados, indicando
na última linha se aconteceu um page fault
naquela rodada.
FIFO (Primeiro a entrar, primeiro a sair)
Quadro E D E H B D E D A E B E D E B G
Q1 E E E E E E E E
Q2 D D D D D D D
Q3 H H H H H
Q4 B B B B
Fault X X X X
LRU (Menos usada recentemente)
Quadro E D E H B D E D A E B E D E B G
Q1 E E E E E E E E
Q2 D D D D D D D
Q3 H H H H H
Q4 B B B B
Fault X X X X
21) Considere a sequência de referências de
página a seguir: 0-1-7-2-3-2-7-1-0-3. Quantos
falhas de página (page faults) ocorreriam para os
algoritmos de substituição abaixo, supondo a
existência de 4 quadros inicialmente vazios?
a) Substituição FIFO
b) Substituição LRU
22) Considere a sequência de referências de
página a seguir:
7, 2, 3, 1, 2, 5, 3, 4, 6, 7, 7, 1, 0, 5, 4, 6, 2, 3, 0, 1.
Quantos falhas de página (page faults)
ocorreriam para os algoritmos de substituição
abaixo, supondo a existência de 3 quadros
inicialmente vazios?
a) Substituição FIFO
b) Substituição LRU
c) Substituição ótima
23) Repita o exercício acima com:
a) 4 quadros c) 6 quadros
b) 5 quadros d) 7 quadros
24) Um computador tem quatro quadros de
memória. No primeiro tique do relógio, os bits R
são 0111 (página 0 é 0, as demais são 1). Nos
tiques subsequentes os valores são 1011, 1010,
1101, 0010, 1010, 1100 e 0001. Se o algoritmo
de envelhecimento (aging) é usado com um
contador de 8 bits, quais valores dos quatro
contadores após o último tique? Se uma página
precisasse ser removida após o último tique, qual
seria?
25) A tabela abaixo ilustra os valores dos bits R
(referenciada) de cada página de memória a cada
interrupção do relógio. Neste SO os algoritmos
NFU e Envelhecimento usam contadores com 8
bits. Após estas interrupções, acontece um page
fault e uma das páginas precisa ser substituída.
Que página será substituída segundo cada um
dos algoritmos? Justifique sua resposta
mostrando a ideia dos algoritmos.
Bit R
Interrupções
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Pág. 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0
Pág. 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0
Pág. 2 0 1 0 0 0 1 0 0 1
Pág. 3 0 0 0 1 0 0 1 1 0